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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。

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。

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