ansys中单位详解.doc

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（一）

基本量:

长度mm

质量tonne

力N

时间sec

温度C

重力9806.65mm/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：

2.06e11Pa;

材料密度：

7800kg/m^3;

泊松比：

0.3

计算结果如下：

*****INDEXOFDATASETSONRESULTSFILE*****

SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE

10.0000111

20.0000122

30.0000133

40.0000144

50.0000155

60.29698E-03166

7834.79177

8834.79188

91593.7199

102022.411010

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：

2.06e5Pa;（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：

*****INDEXOFDATASETSONRESULTSFILE*****

SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE

10.0000111

20.0000122

30.0000133

40.0000144

50.0000155

60.46152E-05166

726.398177

826.398188

950.397199

1063.95411010

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mNskgPam/sm/s^2kg/m^3PaPa

量纲mkgm/s^2skgkg/ms^2m/sm/s^2kg/m^3kg/ms^2kg/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-6kg/mm^3（假设为钢）

杨氏模量为：

2.06e8kg*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-6kg/mm^3（假设为钢）

杨氏模量为：

2.06e8kg*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

基本数量:

长度mm

质量kg

力mmkg/sec^2

时间sec

温度C

重力9806.65mm/sec^2

衍生数量:

面积

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/（mmsec^2）

应力kg/（mmsec^2）

杨氏模量kg/（mmsec^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9806.65mm/sec^2

衍生数量:

面积

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2.06e8Pa，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s

MPA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：

ρ=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=吨*毫米/秒^2=10^3Kg*10^-3米/秒^2

=Kg*米/秒^2=牛顿

弹性模量P=f/L^2=牛顿/毫米^2=MPa

密度ρ=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：

2.06e11Pa

材料密度：

7800kg/m^3

泊松比：

0.3

在MPA下分别为：

弹性模量：

2.06e5MPa

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：

2.06e8Pa

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^5N/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=1

R=0.1

MP,EX,1,2.06E+11

MP,PRXY,1,0.3

MP,DENS,1,7800

!

（mm单位）

L=1000

R=100

MP,EX,1,2.06E+5

MP,PRXY,1,0.3

MP,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0.3

（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