(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=2e11Pa
PRXY=0.3
DENS=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=2e5MPa
PRXY=0。3
DENS=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=2e11Pa
PRXY=0。3
DENS=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。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 CUMULATIVE
1 0.0000 1 1 1
2 0。0000 1 2 2
3 0。0000 1 3 3
4 0。0000 1 4 4
5 0.0000 1 5 5
6 0.29698E—03 1 6 6
7 834。79 1 7 7
8 834。79 1 8 8
9 1593。7 1 9 9
10 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)
chm转换txt泊松比:0.3
计算结果:
***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 0。0000 1 1 1
2 0。0000 1 2 2
3 0.0000 1 3 3
4 0。0000 1 4 4
5 0。0000 1 5 5
6 0.46152E-05 1 6 6
7 26。398 1 7 7
8 26。398 1 8 8
9 50。397 1 9 9
10 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。
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——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
而十一楼说的应该是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
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