Patran和Nastran坐标系解析

在Patran 和Nastran 中，为了表达和使用的方便可以定义许多坐标系。这些坐标系本质上都是相通的，但不同的坐标系有着不同的用途，在特定条件下存在最合适的坐标系。

根据坐标系使用和应用对象的不同，可以将坐标系大致分为以下几类：

1. 全局坐标系 (Global Coordinate System)，即Patran的全局坐标系是缺省的笛卡尔坐标系，其与Nastran中的基本坐标系相同。许多其它坐标系都是参考全局坐标系创建的。
2. 局部坐标系 (Local Coordinate System)，局部坐标系用来特指在Patran中由用户自己定义的坐标系。它们可以是直角坐标系，也可以是柱坐标系和球坐标系，它们与Nastran中的全局坐标系一样。Patran中默认的坐标系叫全局坐标系，Patran中由用户创建的坐标系叫局部坐标系，Nastran中默认的坐标系叫基本坐标系，Nastran中由用户建立的坐标系叫全局坐标系。
3. 参考坐标系 (Reference Coordinate System)，参考坐标系可以是全局坐标系，也可以是局部坐标系。例如，有限元节点的位置就是定义在参考坐标系中的。
4. 分析坐标系 (Analysis Coordinate System)，分析坐标系是局部坐标系，求解器基于有限元节点的分析计算就在分析坐标系中进行。节点可以在一个坐标系中定义(参考坐标系)，但是结果计算可以在另一个坐标系中进行(分析坐标系)。通常，当节点结果输入到Patran的数据库中的时候，将记录在分析坐标系中。
5. 单元坐标系 (Element Coordinate System)，单元坐标系是基于每一个特定的坐标系，Patran中有多种类型的单元坐标系。当单元被存储到数据库中的时候，相应的单元坐标系也被存储，不同单元的单元坐标系一般不相同，计算时，也是根据单元坐标系计算单元结果。这给计算结果的图形显示带来了困难，所以将会把计算结果通过坐标变换转换到统一的坐标系下显示。
6. 全局投影坐标系 (Projected Coordinate System)，该坐标系用于将基于板壳单元的数据进行变换和显示，这些数据存储在单元坐标系中。
7. 材料坐标系 (Material Coordinate System)，材料坐标系是基于材料定义和角度的单元坐标系，只存在于四边形单元和三角形单元。
8. 参数坐标系 (Parametric Coordinate System)，参数坐标系是基于几何体的，每一个几何体都有其参数坐标系。参数坐标系的维数与几何体的维数相同，其坐标值的范围是0.0~1.0，这与几何体的实际尺寸无关。例如一个长方体，以一个顶点为原点，以从该顶点出发的三条边为坐标方向，即为其参数坐标系。

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