单位制详解.docx

ansys单位制详解2011-05-24 00:07（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=2ellPaPRXY=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mm）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中进行了模型验证算例：取一①5H50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（lN.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（lN.m）载荷下顶点的转角为0.81657e-2经过理论计算得到在1N和lN.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lN.m和lN.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。

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飞倍）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！你猜对了一一弹性模量弹性模量的单位是Pa=N/m'2,我们在转换的时候只考虑了 m――>mm,而忽略了 N这个单位， 他其实与m也有关系不知道你现在是否有点晕如果晕了，下面该是清醒的时候了：看下边这个表：国际单位制中常用的单位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这下看清楚了吗，注意力的量纲一一kgm/s'2,哈哈，原来这里也有一个m,好了，知道为什 么前边两次计算结果相差那么大了吧。

接下来改总结一下了：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）！！！！！！观察其特性，然后再做相应的变换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）弹性模量输入值：2.06e8 ;（想想看弹性模量的量纲kg/ms'2只含一个m，看来只能将原来 的数值缩小10"3倍啦）材料密度输入值：7800e-9;泊松比：0.3用上边的数再算算吧看看会有什么结果等着你！！！弹性模量，密度是材料的特性，其大小是不能变的，在上述分析中变的是在不同的单位系统 下，输入ANSYS的数据值.对于kg, mm,密度为7.8e-6 kg/mm'3 （假设为钢） 杨氏模量为：2.06e8 kg*mm/s"2我也觉得十楼的对，对MMKS即mm, kg, s单位制来说就是密度为7.8e-6 kg/mm"3假设为 钢）杨氏模量为：2.06e8 kg*mm/s"2而^一楼说的应该是MMNS单位制，这些单位制在Pro/E讲的相当清楚主系统'毫米千克秒（mmKs）'的单位信息基本数量：长度mm质量kg力 mm kg / sec"2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 kg / mm"3压力 kg / (mm sec"2)应力 kg / (mm sec"2)杨氏模量kg / (mm sec"2)主系统'毫米牛顿秒(mmNs)'的单位信息基本数量：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单位制在惯性、动力、热分析中很重要，单位不正确计算就是错误的。

楼主的说法是完全错误的，虽然最后的计算结果是对的楼主原文）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：2.06e8Pa;（想想看弹性模量的量纲kg/ms'2只含一个m,看来只能将原来的数 值缩小10"3倍啦）材料密度：7800e-9kg/m'3;（1） 、上面文字中2.06e8 Pa，7800e-9kg/m'3的说法不严谨2） 、最主要的错误是楼主对弹性模量和材料密度的换算值长度为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导出物理量量纲： 速度:v=L/t 加速度：a=L/t"2密度：p 二m/L"3力：f=m*a=m* L/t"2压力、应力、弹性模量：P=f/L'2=m/(L*t'2)因此在MPA单位制下力的单位为：f=m*a=m* L/t"2二吨*毫米/秒"2=10"3Kg*10"-3 米/秒"2 二Kg*米/秒"2二牛顿弹性模量P=f/L"2=牛顿/毫米"2=MPa密度p =m/L"3=吨/毫米"3重力加速度：毫米/秒"2楼主用到的材料特性：弹性模量：2.06ell Pa材料密度：7800kg/m"3泊松比：0.3在MPA下分别为：弹性模量：2.06e5 MPa材料密度：7800kg/m"3=7.8 吨/ (10"9mm"3)=7.8e-9 吨/mm"3 泊松比：0.3 长度为毫米时楼主的换算: 弹性模量：2.06e8 Pa材料密度：7800e-9kg/m'3泊松比：0.3姑且不论楼主后面单位名称混乱，楼主的换算在计算频率时数值是 对的，因为固有频率的量纲式为（E*L/m） ‘1/2，在MPA单位制下弹性 模量和密度分别乘上1000 （楼主的单位，只是数值上相等）不影响 频率值的大小。

但楼主考虑了没有，你的单位制计算静力问题， 计算结果应力的单位是什么？约束反力的单位是什么？质量的单位 是什么？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+11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,l,7800!（mm单位）L=1000R=100MP,EX,l,2.06E+5MP,PRXY,l,0.3MP,DENS,l,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0.3（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。