关于ansys中的单位问题
ANSYS中的单位问题
ANSYS中不存在单位制所有的单位是自己统一的。
一般先确定几个物理量的单位(做过振动台试验的朋友一定会知道),然后导出其它的物理量的单位。
静力问题的基本物理量是:长度,力,质量比如你长度用m,力用KN而质量用g那么应力的单位就是KN/m*m,而不是N/m*m。
动力问题有些负杂,基本物理量是:长度,力,质量,时间比如长度用mm,力用N,质量用Kg而时间用s以上单位错了,因为由牛顿定律:F=ma所以均按标准单位时:N=kg*m/(s*s)所以若长度为mm,质量为Kg,时间用s则有N*e-3=kg*mm/(s*s)所以,正确的基本单位组合应该是:mN(毫牛,即N*e-3), mm, Kg, s所以,如果你要让ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先将所有的物理量转换为国际单位制,如:原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面尺寸是400mm*500mm,那么,你在建模之前先转化为0.4m*0.5m然后输入的长度为0.4和0.5,ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5,它不知道你的单位是什么。
应该是懂了吧。
附上一句:ANSYS中有一个只能从命令行输入的命令:/UNITS, 它的作用仅仅是标记作用,让用户有个地方做标记,它没有任何单位转换的功能。
不要被他迷惑。
英文原文如下:The units label and conversion factors on this command are for user convenienc e only and have no effect on the analysis or data. That is, /UNITS will not co nvert database items from one system to another (e.g., from British to SI, etc&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&所有的单位基本上都与长度和力有关,因此可由长度、力和时间(秒)的量纲推出其它的量纲,下面列出常用输入数据的量纲关系:面积=长度2 体积=长度3惯性矩=长度4 应力=力/长度2弹性模量(剪切模量)=力/长度2 集中力=力线分布力=力/长度 面分布力=力/长度2弯矩=力×长度 重量=力容重=力/长度3 质量=重量/重力加速度=力×秒/长度2重力加速度=长度/秒2 密度=容重/重力加速度=力×秒/长度2 4例如长度单位为mm,力单位为N 时,得出的一套单位如下:质量=重量/重力加速度=力×秒/长度2=N×秒/mm=(N×秒/m)×10 =kg×10 =Ton(吨)应力=力/长度=N/mm =(N/m )×10 =MPa可以根据自己的需要由上面的量纲关系自行修改单位系统,只要保证自封闭即可基本数量:长度 mm质量 tonne力 N时间 sec温度 C重力 9806.65 mm / sec^2衍生数量:面积 mm^2体积 mm^3速度 mm / sec加速度 mm / sec^2角速度 rad / sec角度加速度 rad / sec^2频率 1 / sec密度 tonne / mm^3压力 N / mm^2应力 N / mm^2杨氏模量 N / mm^2(Mpa)例如:钢的实常数为:EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e3Kg/m^3那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm)下输入到Ansys时应为 EX=2e5MPaPRXY=0.3DENS=7.8e-9tonne/mm^3那么上面的实常数在m单位制(即模型尺寸单位为m)下输入到Ansys时应为 EX=2e11MPaPRXY=0.3DENS=7.8e+3kg/m^3为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
ansys中单位详解
基本量:长度mm质量tonne力N时间sec温度C重力9806.65 mm / sec^2衍生量:面积mm^2体积mm^3速度mm / sec加速度mm / sec^2角速度rad / sec角度加速度rad / sec^2频率1 / sec密度tonne / mm^3压力N / mm^2应力N / mm^2杨氏模量N / mm^2(Mpa)例如:钢的实常数为:EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e3Kg/m^3那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm)下输入到Ansys时应为EX=2e5MPaPRXY=0.3DENS=7.8e-9tonne/mm^3那么上面的实常数在m单位制(即模型尺寸单位为m)下输入到Ansys时应为EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e+3kg/m^3为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
算例:取一Φ5H50单位为mm的梁进行静力学分析,采用Beam4单元,约束条件为末端全约束,顶端施加轴向单位载荷和单位弯矩;在mm单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-4,在单位弯矩(1N.mm)载荷下顶点的转角为0.81657e-5在m单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-7,在单位弯矩(1N.m)载荷下顶点的转角为0.81657e-2经过理论计算得到在1N和1N.m的轴向力和弯矩作用下对于的位移为0.127e-4mm和转角0.81653e-2rad,如果采用mm单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为mm,转角单位为弧度(rad);如果采用m单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为m,转角单位为弧度(rad);特别主意,施加载荷的单位是不同的,如1N.m和1N.mm。
(二)ANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必须修改材料特性参数,已达到单位统一。
有限元分析单位
m:ex: pa ;prxy : 无单位dens:kg/m3cm:ex: n/cm2 ;prxy : 无单位dens:kg/cm3mm:ex : MPa ;prxy : 无单位dens:kg/mm3关于ansys中的单位问题ansys中没有单位的概念,只要统一就行了。
所以,很多人在使用时,不知道该统一用什么单位,用错单位造成分析结果严重失真!今综合相关资料,整理如下:一、在ansys经典中,的确没有单位区别,关键要看你的模型以什么样的单位去建,当然,对应的材料属性(杨氏模量,密度等)也要以你所建模型的单位去对应,着重需要注意的是在把模型由cad软件导入ansys中时,注意单位的对应就可以,当然一般在cad模型中的单位是mm制,那么导入ansys后也应该采用mm制,也就是mpa类型!二、打开ansys,运行/units,si,就把单位设置成国际制单位了!!即长度:m ;力:n ;时间:s ;温度:k ;压强/压力:Pa ;面积:m2 ;质量:kg ,确保了分析结果不失真,且易于读懂结果数据。
三、ANSYS中不存在单位制,所有的单位是自己统一的。
一般先确定几个物理量的单位(做过振动台试验的朋友一定会知道),然后导出其它的物理量的单位。
静力问题的基本物理量是:长度,力,质量比如你长度用m,力用KN,而质量用g那么应力的单位就是KN/m*m,而不是N/m*m。
动力问题有些复杂,基本物理量是:长度,力,质量,时间比如长度用mm,力用N,质量用Kg,而时间用s以上单位就错了,因为由牛顿定律:F=ma所以均按标准单位时:N=kg*m/(s*s)所以若长度为mm,质量为Kg,时间用s则有N*e-3=kg*mm/(s*s)所以,正确的基本单位组合应该是:mN(毫牛,即N*e-3), mm, Kg, s所以,如果你要让ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先将所有的物理量转换为国际单位制,如:原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面尺寸是400mm*500mm,那么,你在建模之前先转化为0.4m*0.5m然后输入的长度为0.4和0.5,ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5,它不知道你的单位是什么。
ansys中单位详解
基本量:长度mm质量tonne力N时间sec温度C重力9806.65 mm / sec^2衍生量:面积mm^2体积mm^3速度mm / sec加速度mm / sec^2角速度rad / sec角度加速度rad / sec^2频率1 / sec密度tonne / mm^3压力N / mm^2应力N / mm^2杨氏模量N / mm^2(Mpa)例如:钢的实常数为:EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e3Kg/m^3那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm)下输入到Ansys时应为EX=2e5MPaPRXY=0.3DENS=7.8e-9tonne/mm^3那么上面的实常数在m单位制(即模型尺寸单位为m)下输入到Ansys时应为EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e+3kg/m^3为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
算例:取一Φ5H50单位为mm的梁进行静力学分析,采用Beam4单元,约束条件为末端全约束,顶端施加轴向单位载荷和单位弯矩;在mm单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-4,在单位弯矩(1N.mm)载荷下顶点的转角为0.81657e-5在m单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-7,在单位弯矩(1N.m)载荷下顶点的转角为0.81657e-2经过理论计算得到在1N和1N.m的轴向力和弯矩作用下对于的位移为0.127e-4mm和转角0.81653e-2rad,如果采用mm单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为mm,转角单位为弧度(rad);如果采用m单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为m,转角单位为弧度(rad);特别主意,施加载荷的单位是不同的,如1N.m和1N.mm。
(二)ANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必须修改材料特性参数,已达到单位统一。
ANSYS中的单位转换问题
ANSYS中的单位转换问题名称长度力时间质量压力(压强)速度加速度密度 Stress 杨氏模量单位m N s kg Pa m/s m/s^2 kg/m^3 Pa Pa量纲m kgm/s^2 s kg kg/ms^2 m/s m/s^2 kg/m^3 kg/ms^2 kg/ms^2在ANSYS单位统一变换时,要将单位转换到量刚上(也就是将单位用kg——m——s表示)!!!!!!转换前m弹性模量:2.06e11 Pa; (kg/ms^2),材料密度:7800 kg/m^3;块1 1 0.5 m 100 PRESS Pa 721 VonMise 0.572e-8 综合变形mm 1000 1000 500 0.1 Pa 0.721 0.572e-5 对的结果mm 1000 1000 500 100 Pa 721 0.00572转换后mm最后看看如何对前边变换做修改:(在以毫米为单位的模型中)弹性模量:2.06e8 Pa; (kg/ms^2)(想想看弹性模量的量纲kg/ms^2只含一个m,只能将原来数值缩小10^3倍啦)材料密度:7800e-9 kg/m^3;泊松比:0.3或者根据此表弹性模量:2.06e5 Mpa材料密度:7.800e-9 T/mm^3;泊松比:0.3此时:载荷压强用Mpa,长度用mmANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DA TA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必须修改材料特性参数,已达到单位统一。
ADAMS-ANSYS单位转换问题
Adams-Ansys单位制验证为了在adams做模态分析,就要用到ansys制作mnf文件。
两个软件之间存在单位转换的问题,于是,我用adams做了一个曲柄,采用的单位制是mm-kg-s,长度100mm,宽度20mm,厚度10mm,保存成iges格式,导入到ANSYS中。
在ANSYS中,首先创建了Brick 8node 45单元,然后设置弹性模量和密度的时候,要特别注意了:采用第一种:采用mm-t-s单位(大侠讲:这是工程问题,由于工程上常用mm做长度单位,被迫质量采用吨,这样单位才会封闭。
)1、钢的弹性模量是2*e+005 MPa,根据换算关系,弹性模量就应该是2*e+011Pa。
钢的密度是7810kg/m3,转换成7.81*e-9t/mm3。
泊松比是0.3。
2、划分网格,设置外连点。
在导出到adams中之前,单位应采用user defined,所有单位系数都是unit,user,1000,0.001,1,,,,1。
3、导入adams后发现,匹配成功。
采用第二种:采用m-kg-s单位。
这种单位制的转化在ANSYS前处理中,一直采用m-kg-s单位,1、钢的弹性模量是2*e+011MPa,钢的密度是7801kg/m3。
泊松比是0.3。
中间步骤与上述一致,省略了。
直到输出mnf文件的时候,设置单位user defined,/unit,user,0.001,1,1,,,,1。
(之所以这么设置,我的初衷是因为我在adams中建模用的mm,而在ansys中建模却是m,如果不把长度单位缩小,图形肯定不一致)。
相当于下图操作。
结果证明,第一种方法在图形大小和柔性体质量方面是合适的,第二种方法还需要解决,图形和质量都非常大。
存在疑问:第一种方法的质量差别较小,但转动惯量有较大差别,怎么办?。
ansys单位制设置、换算
Ansys中对于单位的设置及换算不恰当将会使结果有很大的区别。
在使用前在对话框中输入/UNITS,SI或/UNITS,MPA可以统一相应的单位。
或者在选项中设置main munu>prep rocessor>matenal prop s>matenal library>select un its Ansys中给定了下列的单位系统lUNFTS_■ I Sgmixh I 聲▼ SearchF面是各单位系统的衍生单位列表/UNITSUNITS. libel. LEltFACT.J^SSFACT, TlXEFACT, lEMPKACT, TOFFSET,亡HA避Fg fVSCEFJi.CT, HEPTTACTAnnotates the database with the system of units used.PAT砂SK: S己tUu MP ME ST PR PRN <> *> FL EM EH DY PP *>EME MFS SelLabel to denote tri& system of units used in this job:USERS)MKSuMKSCGSMPABFleiN—er-defined system (default).—I ritsmatonal system (m, kg s, K>-MKS system (m, hgi, Sr 'C)—p^KS system ftjrri, kg—CGS system (cm. g, s. *C).—MPA system (mm, Mg, s, *C).—U. S. Customary system using feet (ft. slug:s, *F).—U. S. Cuslomar^ system using inches {in, llbf*s ?in, s, *F).图一自洽单位如表lf)-7所示d*16.7常用自洽S 位SI 无MPA图二I [cP] =0,001 [ra][s]I [ibl] = 32.2 [ft] / N 曲F * i [ibm] = 386-4 [in] / [iec]^ * I [Ibm]1 [BTL] = 777.65 的[lbf]严 93几W [皿川bf]图三UniTSvsiem^Eis classified bv the ANSYS com ma ncJTCNITSPropertyI #巧=0.001 [PalfslI [Ibfl = 52.2 [ft] f[sec]- * I []bm] = 1S6.4 [in] [secf * 1 [Ihm]I [BTUI = 777.65 = 933LS [in][Ml图四从图一和图二、三、四的对比在温度单位不是统一的,但是这个不影响因为对导热和对流换热的话,无所谓是什么单位的,计算的时候都是温差。
ANSYS中单位统一的误区分析(转)
ANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD 软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必须修改材料特性参数,已达到单位统一。
如果将材料参数修改为如下:弹性模量:2.06e5 Pa;(理由:Pa=N/m^2,m=10^3mm,所以要将原值缩小10^6倍)材料密度:7800e-9kg/m^3;(理由:Pa=N/m^2,m=10^3mm,所以要将原值缩小10^9倍)泊松比:0.3计算结果:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.46152E-05 1 6 67 26.398 1 7 78 26.398 1 8 89 50.397 1 9 910 63.954 1 10 10二次计算为何出现如此大的差别?????其实高手可以发现我们在单位转换中有一个转换是错误的,对!你猜对了——弹性模量。
dyna单位换算
1.ANSYS中单位制的使用所有物理量可以分为基本物理量(Primary)和导出物理量(Secondary)两大类。
在手工计算时,由于计算过程中可以随意进行单位的转换,因此不必强调单位的统一或协调。
在使用通用软件进行计算时(包括ANSYS),由于计算过程中一般不进行单位的转换,因此要求在一个题目的计算过程中,不同物理量的单位之间必须协调或者单位制要统一。
其含义是指Primary物理量的单位和由其导出的其他物理量的单位必须协调或者统一。
单位制的协调使用直接影响计算结果的可靠度和准确性,而ANSYS 程序本身不具备自动协调单位制的功能,需要用户自己手工完成。
对于ANSYS/LS-DYNA模块,有人认为单位制对时间步长有重大影响,这是错误的。
根据量纲分析可知:不论采用何种单位制,只要单位制之间是协调的,时间步长不变。
时间步长的选择涉及两个方面的约束:(1)在直接积分方法中,实质是用差分代替微分,且对位移加速度的变化采用引伸的线性关系,这就限制了的取值不能过大,否则结果可能失真过大,不能正确表现冲击振动的真实响应;(2)数值稳定性问题。
在每一步数值计算中,不可避免的存在舍入误差,这些舍入误差又不可避免的带入了下一个时间步长长算式中,如果算法不具备数值稳定性,则可能导致结果的发散,仍不能正常表现真实响应,甚至造成无法求解。
计算误差的控制要求的取值不可能过大,这取决于算法本身构造对误差的容限。
可以证明,中心差分算法是有条件稳定的,也即时间步长必须小于由该问题求解方程的性质所决定的一个时步临界值:,其中是有限元系统的最小固有振动周期,一般只需要求解系统中最小尺寸单元的最小固有震动周期即可。
在实际的计算中,同时考虑时间步长的两种约束及中心差分法的稳定条件,可以采用变时间步长法,即每一时刻的时间步长由当前结构的稳定性条件控制,每一个单元的极限时间步长,为下一刻的时间步长。
各种单元的计算方法略有差异(详细可参考LS-DYNA理论手册)。
[终稿]如何设置ansys的单位
如何设置ansys的单位如何设置ansys的单位摘要:本文对使用有限元软件分析工程问题时的材料性能单位问题作了一些探讨,通过实例说明了如何统一各物理量的单位,以保证分析结果的正确。
关键词:有限元、材料性能、单位大多数有限元计算程序都不规定所使用的物理量的单位,不同问题可以使用不同的单位,只要在一个问题中各物理量的单位统一就可以。
但是,由于在实际工程问题中可能用到多种不同单位的物理量,如果只是按照习惯采用常用的单位,表面上看单位是统一的,实际上单位却不统一,从而导致错误的计算结果。
比如,在结构分析中分别用如下单位:长度–m;时间–s;质量– kg;力 - N;压力、应力、弹性模量等–Pa,此时单位是统一的。
但是如果将压力单位改为 MPa,保持其余单位不变,单位就是不统一的;或者同时将长度单位改为 mm,压力单位改为 MPa,保持其余单位不变,单位也是不统一的。
由此可见,对于实际工程问题,我们不能按照手工计算时的习惯来选择各物理量的单位,而是必须遵循一定的原则。
物理量的单位与所采用的单位制有关。
所有物理量可分为基本物理量和导出物理量,在结构和热计算中的基本物理量有:质量、长度、时间和温度。
导出物理量的种类很多,如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等,都与基本物理量之间有确定的关系。
基本物理量的单位确定了所用的单位制,然后可根据相应的公式得到各导出物理量的单位。
具体做法是:首先确定各物理量的量纲,再根据基本物理量单位制的不同得到各物理量的具体单位。
基本物理量及其量纲:. 质量 m;. 长度 L;. 时间 t;. 温度 T。
导出物理量及其量纲:. 速度:v = L / t;. 加速度: a = L / t 2;. 面积: A = L 2;. 体积: V = L 3;. 密度:ρ= m / L 3;. 力:f = m · a = m · L / t 2;. 力矩、能量、热量、焓等:e = f · L = m · L 2 / t 2;. 压力、应力、弹性模量等: p = f / A = m / (t 2 · L) ;. 热流量、功率:ψ= e / t = m · L 2 / t 3;. 导热率: k =ψ/ (L · T) = m · L / (t 3 · T);. 比热:c = e / (m · T) = L 2 / (t 2 · T);. 热交换系数:Cv = e / (L 2 · T · t) = m / (t 3 · T). 粘性系数:Kv = p · t = m / (t · L) ;. 熵:S = e / T = m · l 2 / (t 2 · T);. 质量熵、比熵:s = S / m = l 2 / (t 2 · T);在选定基本物理量的单位后,可导出其余物理量的单位,可以选用的单位制很多,下面举两个常用的例子。
如何设置ansys的单位
如何设置ansys的单位如何设置ansys的单位摘要:本文对使用有限元软件分析工程问题时的材料性能单位问题作了一些探讨,通过实例说明了如何统一各物理量的单位,以保证分析结果的正确。
关键词:有限元、材料性能、单位大多数有限元计算程序都不规定所使用的物理量的单位,不同问题可以使用不同的单位,只要在一个问题中各物理量的单位统一就可以。
但是,由于在实际工程问题中可能用到多种不同单位的物理量,如果只是按照习惯采用常用的单位,表面上看单位是统一的,实际上单位却不统一,从而导致错误的计算结果。
比如,在结构分析中分别用如下单位:长度– m;时间– s;质量– kg;力 - N;压力、应力、弹性模量等–Pa,此时单位是统一的。
但是如果将压力单位改为MPa,保持其余单位不变,单位就是不统一的;或者同时将长度单位改为 mm,压力单位改为 MPa,保持其余单位不变,单位也是不统一的。
由此可见,对于实际工程问题,我们不能按照手工计算时的习惯来选择各物理量的单位,而是必须遵循一定的原则。
物理量的单位与所采用的单位制有关。
所有物理量可分为基本物理量和导出物理量,在结构和热计算中的基本物理量有:质量、长度、时间和温度。
导出物理量的种类很多,如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等,都与基本物理量之间有确定的关系。
基本物理量的单位确定了所用的单位制,然后可根据相应的公式得到各导出物理量的单位。
具体做法是:首先确定各物理量的量纲,再根据基本物理量单位制的不同得到各物理量的具体单位。
基本物理量及其量纲:. 质量 m;. 长度 L;. 时间 t;. 温度 T。
导出物理量及其量纲:. 速度:v = L / t;. 加速度: a = L / t 2;. 面积: A = L 2;. 体积: V = L 3;. 密度:ρ= m / L 3;. 力:f = m · a = m · L / t 2;. 力矩、能量、热量、焓等:e = f · L = m · L 2 / t 2;. 压力、应力、弹性模量等:p = f / A = m / (t 2 · L) ;. 热流量、功率:ψ= e / t = m · L 2 / t 3;. 导热率:k =ψ/ (L · T) = m · L / (t 3 · T);. 比热:c = e / (m · T) = L 2 / (t 2 · T);. 热交换系数:Cv = e / (L 2 · T · t) = m / (t 3 · T). 粘性系数:Kv = p · t = m / (t · L) ;. 熵:S = e / T = m · l 2 / (t 2 · T);. 质量熵、比熵:s = S / m = l 2 / (t 2 · T);在选定基本物理量的单位后,可导出其余物理量的单位,可以选用的单位制很多,下面举两个常用的例子。
ANSYS中的单位转换问题
ANSYS中的单位转换问题名称长度力时间质量压力(压强)速度加速度密度 Stress 杨氏模量单位m N s kg Pa m/s m/s^2 kg/m^3 Pa Pa量纲m kgm/s^2 s kg kg/ms^2 m/s m/s^2 kg/m^3 kg/ms^2 kg/ms^2在ANSYS单位统一变换时,要将单位转换到量刚上(也就是将单位用kg——m——s表示)!!!!!!转换前m弹性模量:2.06e11 Pa; (kg/ms^2),材料密度:7800 kg/m^3;块1 1 0.5 m 100 PRESS Pa 721 VonMise 0.572e-8 综合变形mm 1000 1000 500 0.1 Pa 0.721 0.572e-5 对的结果mm 1000 1000 500 100 Pa 721 0.00572转换后mm最后看看如何对前边变换做修改:(在以毫米为单位的模型中)弹性模量:2.06e8 Pa; (kg/ms^2)(想想看弹性模量的量纲kg/ms^2只含一个m,只能将原来数值缩小10^3倍啦)材料密度:7800e-9 kg/m^3;泊松比:0.3或者根据此表弹性模量:2.06e5 Mpa材料密度:7.800e-9 T/mm^3;泊松比:0.3此时:载荷压强用Mpa,长度用mmANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DA TA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必须修改材料特性参数,已达到单位统一。
(整理)ansys中单位详解.
(一)基本量:长度mm质量tonne力N时间sec温度C重力9806.65 mm / sec^2衍生量:面积mm^2体积mm^3速度mm / sec加速度mm / sec^2角速度rad / sec角度加速度rad / sec^2频率1 / sec密度tonne / mm^3压力N / mm^2应力N / mm^2杨氏模量N / mm^2(Mpa)例如:钢的实常数为:EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e3Kg/m^3那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm)下输入到Ansys时应为EX=2e5MPaPRXY=0.3DENS=7.8e-9tonne/mm^3那么上面的实常数在m单位制(即模型尺寸单位为m)下输入到Ansys时应为EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e+3kg/m^3为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
算例:取一Φ5H50单位为mm的梁进行静力学分析,采用Beam4单元,约束条件为末端全约束,顶端施加轴向单位载荷和单位弯矩;在mm单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-4,在单位弯矩(1N.mm)载荷下顶点的转角为0.81657e-5在m单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-7,在单位弯矩(1N.m)载荷下顶点的转角为0.81657e-2经过理论计算得到在1N和1N.m的轴向力和弯矩作用下对于的位移为0.127e-4mm和转角0.81653e-2rad,总结:如果采用mm单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为mm,转角单位为弧度(rad);如果采用m单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为m,转角单位为弧度(rad);特别主意,施加载荷的单位是不同的,如1N.m和1N.mm。
(二)ANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
关于ansys中的单位问题
关于ansys中的单位问题ansys中没有单位的概念,只要统一就行了。
所以,很多人在使用时,不知道该统一用什么单位,用错单位造成分析结果严重失真!今综合相关资料,整理如下:一、在ansys经典中,的确没有单位区别,关键要看你的模型以什么样的单位去建,当然,对应的材料属性(杨氏模量,密度等)也要以你所建模型的单位去对应,着重需要注意的是在把模型由cad软件导入ansys中时,注意单位的对应就可以,当然一般在cad模型中的单位是mm制,那么导入ansys后也应该采用mm制,也就是mpa类型!二、打开ansys,运行/units,si,就把单位设置成国际制单位了!!即长度:m ;力:n ;时间:s ;温度:k ;压强/压力:Pa ;面积:m2 ;质量:kg ,确保了分析结果不失真,且易于读懂结果数据。
三、ANSYS中不存在单位制,所有的单位是自己统一的。
一般先确定几个物理量的单位(做过振动台试验的朋友一定会知道),然后导出其它的物理量的单位。
静力问题的基本物理量是:长度,力,质量比如你长度用m,力用KN,而质量用g那么应力的单位就是KN/m*m,而不是N/m*m。
动力问题有些复杂,基本物理量是:长度,力,质量,时间比如长度用mm,力用N,质量用Kg,而时间用s以上单位就错了,因为由牛顿定律:F=ma所以均按标准单位时:N=kg*m/(s*s)所以若长度为mm,质量为Kg,时间用s则有N*e-3=kg*mm/(s*s)所以,正确的基本单位组合应该是:mN(毫牛,即N*e-3), mm, Kg, s所以,如果你要让ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先将所有的物理量转换为国际单位制,如:原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面尺寸是400mm*500mm,那么,你在建模之前先转化为0.4m*0.5m然后输入的长度为0.4和0.5,ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5,它不知道你的单位是什么。
ANSYS中的单位换算
ANSYS中的单位换算解:材料特性里面的三个模量就是指E1,E2,E3.不是EX,EY,EZ.通过在实常数里面定义层的方向角,软件会自动算出在总体坐标系下的EX,EY,EZ.在这里E1,E2,E3 可以理解为局部坐标系下的模量,通过坐标转换转换为总体坐标系下的模量,相关公式可以参考任何一本复合材料力学书籍.补充说明的是,复合材料层材料方向的定义是在各层的层坐标系下,它在这里就是上面提到的那个局部坐标系,默认的方向就是X轴为纤维长度方向,y轴为纤维的横向.自己曾经的总结:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必修改材料特性参数,已达到单位统一。
如果将材料参数修改为如下:弹性模量:2.06e5 Pa;(理由:Pa=N/m^2,m=10^3mm,所以要将原值缩小10^6倍)材料密度:7800e-9kg/m^3;(理由:Pa=N/m^2,m=10^3mm,所以要将原值缩小10^9倍)泊松比:0.3计算结果:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.46152E-05 1 6 67 26.398 1 7 78 26.398 1 8 89 50.397 1 9 910 63.954 1 10 10二次计算为何出现如此大的差别其实高手可以发现我们在单位转换中有一个转换是错误的,对!你猜对了——弹性模量。
ansys中单位详解
基本量:长度mm质量tonne力N时间sec温度C重力9806.65 mm / sec^2衍生量:面积mm^2体积mm^3速度mm / sec加速度mm / sec^2角速度rad / sec角度加速度rad / sec^2频率1 / sec密度tonne / mm^3压力N / mm^2应力N / mm^2杨氏模量N / mm^2(Mpa)例如:钢的实常数为:EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e3Kg/m^3那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm)下输入到Ansys时应为EX=2e5MPaPRXY=0.3DENS=7.8e-9tonne/mm^3那么上面的实常数在m单位制(即模型尺寸单位为m)下输入到Ansys时应为EX=2e11PaPRXY=0.3DENS=7.8e+3kg/m^3为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
算例:取一Φ5H50单位为mm的梁进行静力学分析,采用Beam4单元,约束条件为末端全约束,顶端施加轴向单位载荷和单位弯矩;在mm单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-4,在单位弯矩(1N.mm)载荷下顶点的转角为0.81657e-5在m单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-7,在单位弯矩(1N.m)载荷下顶点的转角为0.81657e-2经过理论计算得到在1N和1N.m的轴向力和弯矩作用下对于的位移为0.127e-4mm和转角0.81653e-2rad,如果采用mm单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为mm,转角单位为弧度(rad);如果采用m单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为m,转角单位为弧度(rad);特别主意,施加载荷的单位是不同的,如1N.m和1N.mm。
(二)ANSYS中单位统一的误区分析:在ANSYS中没有规定单位,需要用户自己去定义自己的单位制,这就会涉及到单位统一的问题。
下边的误区可能是多数初学者经常范的:EXAMPLE:计算一个圆柱体的固有频率(为分析简便,采用最简单的形状作为例子),其尺寸如下:圆柱体长:L=1m;圆柱体半径:R=0.1m;材料特性:弹性模量:2.06e11 Pa;材料密度:7800kg/m^3;泊松比:0.3计算结果如下:***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 0.0000 1 1 12 0.0000 1 2 23 0.0000 1 3 34 0.0000 1 4 45 0.0000 1 5 56 0.29698E-03 1 6 67 834.79 1 7 78 834.79 1 8 89 1593.7 1 9 910 2022.4 1 10 10如果在建模时采用毫米为单位(在解决实际工程问题时,经常需要从其他CAD软件导入实体模型,而这些模型常常以毫末为单位),则必须修改材料特性参数,已达到单位统一。
ANSYS有限元分析中的单位问题
ANSYS有限元分析中的单位问题ansys中没有单位的概念,只要统一就行了。
所以,很多人在使用时,不知道该统一用什么单位,用错单位造成分析结果严重失真!今综合相关资料,整理如下:一、在ansys经典中,的确没有单位区别,关键要看你的模型以什么样的单位去建,当然,对应的材料属性(杨氏模量,密度等)也要以你所建模型的单位去对应,着重需要注意的是在把模型由cad软件导入ansys 中时,注意单位的对应就可以,当然一般在cad模型中的单位是mm制,那么导入ansys后也应该采用mm制,也就是mpa类型!二、打开ansys,运行/units,si,就把单位设置成国际制单位了!!即长度:m ;力:n ;时间:s ;温度:k ;压强/压力:Pa ;面积:m2 ;质量:kg ,确保了分析结果不失真,且易于读懂结果数据。
三、ANSYS中不存在单位制,所有的单位是自己统一的。
一般先确定几个物理量的单位(做过振动台试验的朋友一定会知道),然后导出其它的物理量的单位。
静力问题的基本物理量是:长度,力,质量比如你长度用m,力用KN,而质量用g那么应力的单位就是KN/m*m,而不是N/m*m。
动力问题有些复杂,基本物理量是:长度,力,质量,时间比如长度用mm,力用N,质量用Kg,而时间用s以上单位就错了,因为由牛顿定律:F=ma所以均按标准单位时:N=kg*m/(s*s)所以若长度为mm,质量为Kg,时间用s则有N*e-3=kg*mm/(s*s)所以,正确的基本单位组合应该是:mN(毫牛,即N*e-3), mm, Kg, s所以,如果你要让ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先将所有的物理量转换为国际单位制,如:原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面尺寸是400mm*500mm,那么,你在建模之前先转化为0.4m*0.5m然后输入的长度为0.4和0.5,ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5,它不知道你的单位是什么。
ansys基本单位设置及部分基础知识
ANSYS基本单位设置及部分基础知识可使用命令(∕UNITS,LABEL )来表示分析时所采用的单位,LABEL表示系统单位,LABEL=Sl (国际单位:米、公斤、秒);/UNITS, SILABEL=CSG (公制:厘米、克、秒);LABEL=BFT (英制:长度=ft);LABEL=BIN (英制: 长度=in )。
ex是材料的弹性模量,也叫杨氏模量。
30e6的意思是30乘以10的6次方。
单位是PSi,英镑每平方英寸。
1psi=6890N∕M2.这种情况是你在选择硬直单位时的数值。
如果你选择的是国际单位制这一项应填2e11。
建议填写2e11,因为打开anSyS默认就是国际单位制。
这个命令只是测X轴的距离的吧楼主可以试试这样操作绝对可以的PrePrOCeSSOr——modeling——CheCk Geom----KP dista nces会出来个对话框选择你需要测量的两个点会自动显示出TXT的文本包括绝对距离X Y Z的距离x_disp=distkp(10,11)命令流,节点10 和11 距离■ ANSYS>国标单位(SI),也称公制或米制单位:•长度--- m,力----- N J时间------ s,质量----- kg >压强/压力——Pa)弹性模量——Pa (Wm2), 密度kg⅛τ∖频率---- HZ T速度 ------ m∕s^角速度——rad∕s,................>英制单位:•英尺(ft)或英寸(in)S⅛ (Ib) ... ..............+ QO 噩兀R « * « ⅛ ** IrW 9WwnInI in^H.4 mm *CB 萸尺a I Λ-0Jθ4<we>S■h1 h-3⅛βθ> AitUIbI Ih • 0.4« 9 kf1 IIUg-32.2 Ib 14.7∣S6k^MVMT I 7 3/9 VHZHI电査⅛* A **♦ATΛf*√J UΓY∙02X ∣O∙ M 9立方*立方黃十to 'I i∙'-1.63IC7×10' ≡√I0» 4 U 1IBtiwt*⅜次方匕 -⅜ ιa⅛*英勺叩二庆方牲1 m√ = 0.02S4ra,√-FM-决方蕈kg∙αι,Ib ・ ia ,IA ・ ⅛,-XW∙WXto 4力 E N 镣力Ibr I ft>(-4.44X 2 N 力鉅5*N ・GW 力矣寸Ibf-in IIM ∙in∙<M12 W5 Nr您KJBuI BU-Iw5.06 JANSYS 中的坐标系+ QO存储数据库■将数据从内存以数据库文件(以db 为扩展名)写入 硬盘,是数据库当前状态的一个备份。
[最新]ansys基础单位设置及部分基础常识
ANSYS基本单位设置及部分基础知识可使用命令(/UNITS,LABEL)来表示分析时所采用的单位,LABEL表示系统单位,LABEL=SI(国际单位:米、公斤、秒);/UNITS, SILABEL=CSG(公制:厘米、克、秒);LABEL=BFT(英制:长度=ft);LABEL=BIN(英制:长度=in)。
ex是材料的弹性模量,也叫杨氏模量。
30e6的意思是30乘以10的6次方。
单位是psi,英镑每平方英寸。
1psi=6890N/M2.这种情况是你在选择硬直单位时的数值。
如果你选择的是国际单位制这一项应填2e11。
建议填写2e11,因为打开ansys默认就是国际单位制。
这个命令只是测X轴的距离的吧楼主可以试试这样操作绝对可以的preprocessor----modeling-----check Geom----KP distances会出来个对话框选择你需要测量的两个点会自动显示出TXT的文本包括绝对距离X Y Z的距离x_disp=distkp(10,11)命令流,节点10和11距离我无聊。
我是看到百度知道里关于这两个模量的回答是错误的,所以重新写一条。
杨氏模量(Y oung's modulus ),又称拉伸模量(tensile modulus ),只是弹性模量(elastic modulus or modulus of elasticity )中最常见的一种。
杨氏模量衡量的是一个各项同性弹性体的刚度(stiffness ), 定义为在胡克定律适用的范围内,单轴应力和单轴形变之间的比。
除了杨氏模量以外,弹性模量还包括体弹性模量(bulk modulus )和剪切模量(shear modulus )等。
Y oung's modulus E, shear modulus G , bulk modulus K, 和 Poisson's ratio ν 之间可以进行换算,公式为:E=2G(1+v)=3K(1-2v)proe长度为m时用SI国际单位制(m·Kg·s),长度为mm时一般用MPA单位制(mm·T·s)基本物理量及其量纲:质量:m长度:L时间:t温度:T(首先记住的是基本物理量:质量、长度、时间、温度)国际单位制中长度m,质量kg,时间sMPA单位制中长度mm,质量T(吨),时间s我一般采用mm-N-s的单位长度:mm弹性模量:2.06e^5 N/mm^2(也就是MPa)密度:7.85x10^-9重力加速度:9815为了弄清这个问题,自己实验了下:!(国际单位)L=1R=0.1MP,EX,1,2.06E+11(%99就是Pa)MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7800重力加速度:9.80665!(mm单位)L=1000R=100MP,EX,1,2.06E+5MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7.8-9常用单位mm,N,MPa,T弹性模量2.06e5MPa密度7.8e-9T/mm^3泊松比0.3ramped loading(渐变):载荷步内载荷的变化形式,在当前载荷步的各子步中,载荷依次变大,这样做有利于收敛,一般应用于静态分析类型中。
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关于ansys中的单位问题ansys中没有单位的概念,只要统一就行了。
所以,很多人在使用时,不知道该统一用什么单位,用错单位造成分析结果严重失真!今综合相关资料,整理如下:一、在ansys经典中,的确没有单位区别,关键要看你的模型以什么样的单位去建,当然,对应的材料属性(杨氏模量,密度等)也要以你所建模型的单位去对应,着重需要注意的是在把模型由cad软件导入ansys中时,注意单位的对应就可以,当然一般在cad模型中的单位是mm制,那么导入ansys后也应该采用mm制,也就是mpa类型!二、打开ansys,运行/units,si,就把单位设置成国际制单位了!!即长度:m ;力:n ;时间:s ;温度:k ;压强/压力:Pa ;面积:m2 ;质量:kg ,确保了分析结果不失真,且易于读懂结果数据。
三、ANSYS中不存在单位制,所有的单位是自己统一的。
一般先确定几个物理量的单位(做过振动台试验的朋友一定会知道),然后导出其它的物理量的单位。
静力问题的基本物理量是:长度,力,质量比如你长度用m,力用KN,而质量用g那么应力的单位就是KN/m*m,而不是N/m*m。
动力问题有些复杂,基本物理量是:长度,力,质量,时间比如长度用mm,力用N,质量用Kg,而时间用s以上单位就错了,因为由牛顿定律:F=ma所以均按标准单位时:N=kg*m/(s*s)所以若长度为mm,质量为Kg,时间用s则有N*e-3=kg*mm/(s*s)所以,正确的基本单位组合应该是:mN(毫牛,即N*e-3), mm, Kg, s所以,如果你要让ANSYS的单位为国际单位制,你在输入物理量之前,先将所有的物理量转换为国际单位制,如:原先你的图纸上均为毫米,比如一个矩形截面尺寸是400mm*500mm,那么,你在建模之前先转化为0.4m*0.5m然后输入的长度为0.4和0.5,ANSYS只知道你输入的是0.4和0.5,它不知道你的单位是什么。
附上一句:ANSYS中有一个只能从命令行输入的命令:/UNITS, 它的作用仅仅是标记作用,让用户有个地方做标记,它没有任何单位转换的功能。
不要被他迷惑。
英文原文如下:The units label and conversion factors on this command are for user convenience only and have no effect on the analysis or data. That is, /UNITS will not convert database items from one system to another (e.g., from British to SI, etc四、在ANSYS中没有规定单位,它值进行代数值的运算,需要用户自己去定义自己的单位制,很多初学者对于单位的问题很不解。
在使用的时候只需要记住一点就可以了:使用统一的单位制。
由于处理实际问题时分析问题的需要或者个人习惯不同,不同人对不同物理量的单位有不同选择。
例如对于长度单位,机械设计人员喜欢使用mm,而工程设计人员经常使用m。
再如力的单位,国际单位为N,但是在很多地方使用kN作为力的单位。
选用什么单位并无对错之分,只需推算出其他物理量的对应单位即可。
下面举个例子进行说明:一个实体模型质量为1kg,长度为4X10-3m,弹性模量为2.1X1011Pa,时间为7s。
这几个量的单位都是国际单位,但是物理量之间的数量级差别很大,容易引起计算收敛困难或计算误差太大。
将质量和长度单位改变一下,变成非国际单位制,质量为1X10-3t,长度为4mm,时间为7s。
这时候弹性模量为2.1X106MPa了,那么物理量之间的数量级差别就小了。
但同时需注意的是,很多其他物理量的单位也不再是国际单位制了,比如速度单位由m/s变为mm/s。
由上面的分析可知,可按下面的方法选用单位制:1、所有的单位都统一使用国际单位制,那么计算的所有结果也为国际单位制。
2、使用非国际单位制,需要先确定几个基本物理量的单位,然后根据基本物理量推导出其它物理量的单位。
基本物理量及其量纲:质量m;长度L;时间t;温度T。
导出物理量及其量纲:速度:v=L/t;加速度:a=L/t2;面积:A=L2;体积:V=L3;密度:ρ=m/L3;力:f=m·a=m·L/t2;力矩、能量、热量、焓等:e=f·L=m·L2/t2;压力、应力、弹性模量等:p=f/A=m/(t2·L);热流量、功率:ψ=e/t=m·L2/t3;导热率:k=ψ/(L·T)=m·L/(t3·T);比热:c=e/(m·T)=L2/(t2·T);热交换系数:Cv=e/(L2·T·t)=m/(t3·T)粘性系数:Kv=p·t=m/(t·L);熵:S=e/T=m·l2/(t2·T);质量熵、比熵:s=S/m=l2/(t2·T);量纲的选用原则选择合适的量纲,需要注意以下原则:1、确定分析中使用的物理量的数量级大小,避免使用数量级太大或太小的量纲。
2、同一问题中所有物理量的量纲要保持一致,否则计算结果中的某些物理量的量纲就不明确,容易导致错误的结果。
3、一般情况,为了分析方便,可先选定基本物理量的量纲,再由基本物理量的量纲推导其它物理量的量纲。
当然,也可以先确定部分导出物理量的量纲,然后根据基本物理量与导出物理量的关系,推导基本物理量的量纲。
下面举两个常用的例子。
1基本物理量采用如下单位制:质量m–kg;(应该采用Mg单位才统一,具体可以参考MSC.MARC中的材料库统一单位,推导)长度L–mm;时间–S;温度–K(温度K与C等价)。
各导出物理量的单位可推导如下,同时还列出了与kg-m-S单位制或一些常用单位的关系:速度:v=L/t=mm/S=10-3m/S;加速度:a=L/t2=mm/S2=10-3m/S2;面积:A=L2=mm2=10-6m2;体积:V=L3=mm3=10-9m3;密度:ρ=m/L3=kg/mm3=10-9kg/m3=10-6g/cm3;力:f=m·L/t2=kg·mm/S2=10–3kg·m/S2=mN(牛);力矩、能量、热量、焓等:e=m·L2/t2=kg·mm2/S2=10–6kg·m2/S2=µJ(焦耳);压力、应力、弹性模量等:p=m/(t2·L)=kg/(S2·mm)=103kg/(S2·m)=kPa(帕);热流量、功率:ψ=m·L2/t3=kg·mm2/S3=10–6kg·m2/S3=µw(瓦);导热率:k=m·L/(t3·T)=kg·mm/(S3·K)=10–3kg·m/(S3·K);比热:c=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10–6m2/(S2·K);热交换系数:Cv=m/(t3·T)=kg/(S3·K);粘性系数:Kv=m/(t·L)=kg/(S·mm)=103kg/(S·mm);熵:S=m·L2/(t2·T)=kg·mm2/(S2·K)=10-6kg·m2/(S2·K);质量熵、比熵:s=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10-6m2/(S2·K);2基本物理量采用如下单位制:质量m–g;长度L–µm(106m);时间–mS(10–3S);温度–K(K与C等价)。
各导出物理量的单位可推导如下,同时还列出了与kg-m-S单位制或一些常用单位的关系:速度:v=L/t=µm/mS=10-3m/S;加速度:a=L/t2=µm/mS2=m/S2;面积:A=L2=µm2=10-12m2;体积:V=L3=µm3=10-18m3;密度:ρ=m/L3=g/µm3=10-21kg/m3=10-12g/cm3;力:f=m·L/t2=g·µm/mS2=10–3kg·m/S2=mN(牛); 力矩、能量、热量、焓等:e=m·L2/t2=g·µm2/mS2=10–9kg·m2/S2=10–9J(焦耳); 压力、应力、弹性模量等:p=m/(t2·L)=g/(mS2·µm)=109kg/(S2·m)=109Pa(帕)=GPa; 热流量、功率:ψ=m·L2/t3=g·µm2/mS3=10–6kg·m2/S3=10–6w(瓦); 导热率:k=m·L/(t3·T)=g·µm/(mS3·K)=kg·m/(S3·K); 比热:c=L2/(t2·T)=µm2/(mS2·K)=10–6m2/(S2·K); 热交换系数:Cv=m/(t3·T)=g/(mS3·K)=103kg/(S3·K); 粘性系数:Kv=m/(t·L)=g/(mS·µm)=106kg/(S·mm); 熵:S=m·L2/(t2·T)=g·µm2/(mS2·K)=10-9kg·m2/(S2·K); 质量熵、比熵:s=L2/(t2·T)=µm2/(mS2·K)=10-6m2/(S2·K);由此可见,掌握了单位之间变换的方法,就可以根据自己的需要来选择合适的单位制。
更多的例子见表1。
表2给出了几种单位制与kg-m-S 单位制之间的换算因子。
表1 不同单位制的物理量单位序号 参数名 单位量纲 Kg-m-s 单 位 制 Kg-mm-s 单 位 制T-mm-s-Mpa 单 位 制g-mm-s 单 位 制 1 长度L L m Mm(10 -3 m) Mm(10 -3 m) Mm(10 -3 m) 2 质量M M Kg Kg T(10 3 Kg) g(10 -3 Kg) 3 时间t t s s s s 4 温度T T K KKK5面积AL 2m 2mm 2(10 -6 m 2)mm 2(10 -6 m 2)mm 2(10 -6 m 2)6 体积V L 3 m 3 mm 3(10 -9 m 3)mm 3(10 -9 m 3) mm 3(10 -9 m 3) 7 力F M · L / t 2N (牛) =Kg · m / s 2Kg · mm / s 2(10 -3 N)T · mm / s 2(N)g · mm / s 2(10 -6 N)8 密度r M / L 3Kg / m 3(10 -3 g / cm 3) Kg / mm 3(10 6 g / cm 3)T / mm 3(10 9 g / cm 3)g / mm 3(10 3 g / cm 3)9能量、焓、热量 M · L 2 / t 2 J (焦耳) =N · m= Kg · m2 / S 2Kg · mm 2 / S 2(10 -6 J)T · mm 2 / S 2(10 -3 J)g · mm 2 / S 2(10 -9 J)10功率、热流量 m · L 2 / t 3w (瓦) = J / S= kg · m 2 / S 3 kg · mm 2 / S 3(10 –6 w) T · mm 2 / S 3(10 –3 w)g · mm 2 / S 3(10 –9 w)11 压力、应力、模量M / (t 2 · L) Pa = N / m 2= Kg / (s 2 · m) Kg / (s 2 · mm)(kPa) T / (s 2 · mm) (MPa) g / (s 2 · mm) (Pa)12 导热率kM · L / (t 3 · K)J / (m · s · K) =(Kg · m / (s 3 · K))Kg · mm / (s 3 · K)(10 -3 Kg · m / (s 3 · K))T · mm / (s 3 · K)(Kg · m / (s 3 · K))g · mm / (s 3 · K)(10 -6 Kg · m / (s 3 · K))13 比热cL 2 / (t 2 · K) J / (Kg · K) =(m 2 / (s 2 · K)) mm 2 / (s 2 · K )(10 -6 m 2 / (s 2 · K ) ) mm 2 / (s 2 · K )(10-6 m 2 / (s 2 · K ) )mm 2 / (s2 · K )(10 -6 m 2 /(s 2 · K ) )14 体热源h M / (t 2 · L) J / m 3 =(Kg / Kg / (sT / (s 2 · mm)(10 6g / (s 2 · mm)(1.0(s 2 · m)) 2 · mm)(10 3Kg / (s 2 · m) )Kg / (s 2 · m) ) Kg / (s 2 · m) )15 换热系数CvM / (t 3 · K)J / (m 2 · s · K)=(Kg / (s3 · K))Kg / (s3 · K)(Kg / (s3 · K))T / (s 3 · K)(10 3 Kg /(s 3 · K))g / (s 3 · K)(10 -3Kg / (s 3 · K))16 粘性系数KvM / (L · t) Kg / (m · s)Kg/(mm · s)(103 Kg /(m · s) )T / (mm · s)(10 6 g /(m · s) )g / (mm · s)(1.0 g /(m · s) )17 熵S M · L 2 / (t2 · K)J / K = (Kg · m2 / S 2 · K)Kg · mm 2 / S2 · K(10 -6Kg · m 2/ S2 · K)T · mm 2 / S 2 · K(10-3 Kg · m 2/ S 2 · K)g · mm 2/S2 · K(10 -9 Kg · m2/ S 2 · K)18 比熵s质量熵L 2 / (t 2 · K)J / (Kg · K )=(m 2 / S 2 · K)mm 2 / S2 · K(10 -6 m 2/ S 2 · K)mm 2 / S 2 · K(10 -6m 2 / S 2 · K)mm 2 / S 2 · K(10-6 m 2 / S 2 · K) 表2 不同单位制的物理量与Kg-m-s单位制的换算因子[注]序号参数名公制单位(Kg-m-s单位)其它单位转换到Kg-m-s 单位制kg-m-s单位转换到Kg-mm-s单位制kg-m-s单位转换到T-mm-s-Mpa单位制kg-m-s单位转换到g-mm-s单位制1 长度Lm Kg-mm-s数值· 10 -3Kg-m-s数值· 103Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 32 质量MKg g-cm-s数值· 10 3Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 10 -3 Kg-m-s数值· 10 33 时间ts Kg-mm-s数值· 1.0Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.04 温度TK Kg-mm-s数值· 1.0Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 1.05 面积L 2m 2 Kg-mm-s数值· 10 -6Kg-m-s数值· 106Kg-m-s数值· 10 6 Kg-m-s数值· 10 66 体积L 3m 3 Kg-mm-s数值· 10 -9Kg-m-s数值· 109Kg-m-s数值· 10 9 Kg-m-s数值· 10 97 力M · L / t2N=Kg · m / s2Kg-mm-s数值· 10 -3Kg-m-s数值· 103Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 10 68 密度M / L 3Kg / m3g-cm-s数值· 10 3g-cm-s数值· 10-6g-cm-s数值· 10 -9 g-cm-s数值· 10 -39 能量、焓热流M · L 2 / t2J=Kg · m 2 /s 2Kg-mm-s数值· 10 -6Kg-m-s数值· 106Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 910 功率、热流量m · L 2 / t 3w= kg · m 2 /S3Kg-mm-s数值· 10 -6Kg-m-s数值· 106Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 911 压力、应力、模量M / (t 2 · L)Pa=Kg/(sKg-mm-s数值· 10 6Kg-m-s数值· 10 -3Kg-m-s数值· 10 -6 Kg-m-s数值· 1.02 · m)12 导热率M · L / (t3 · K) Kg · m/(s 3 · K)Kg-m-s数值· 10 -3Kg-m-s数值· 103Kg-m-s数值1.0 Kg-m-s数值· 10 613 比热L 2 / (t 2 · K)m 2 / (s 2 · K)Kg-mm-s数值· 10 -6Kg-m-s数值· 106Kg-m-s数值· 10 6 Kg-m-s数值· 10 614 体热源M / (t 2 · L)Kg/ (s 2 · m)Kg-mm-s数值· 10 3Kg-m-s数值· 10-3Kg-m-s数值· 10 -6 Kg-m-s数值· 1.015 换热系数M / (t 3 · K)Kg/ (s 2 · K)Kg-mm-s数值· 1.0Kg-m-s数值· 1.0 Kg-m-s数值· 10 -3 Kg-m-s数值· 10 316 粘性系数M / (L · t)Kg /(m · s)Kg-mm-s数值· 10 3Kg-m-s数值· 10-3Kg-m-s数值· 10 -6 Kg-m-s数值· 1.017 熵M · L 2 / (K · t2)Kg·m2 /(K · s 2)Kg-mm-s数值· 10 -6Kg-m-s数值· 106Kg-m-s数值· 10 3 Kg-m-s数值· 10 918 比熵、质量熵L 2 / (t2 · T)m2 /(s2 · K)Kg-mm-s数值· 10 -6Kg-m-s数值· 106Kg-m-s数值· 10 6 Kg-m-s数值· 10 6注:后三列中给出的是将kg-m-S 单位制中的数值转换到其它单位制时(在准备输入数据时) 所乘的因子;如果需要将其它单位制中的数值转换到kg-m-S 单位制(在分析计算结果时),则应该除以该因子。