ANSYS中单位制.docx
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ANSYS中单位制.docx
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ANSYS中单位制
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:
Theunitslabelandconversionfactorsonthiscommandareforuserconvenienceonlyandhavenoeffectontheanalysisordata.Thatis,/UNITSwillnotconvertdatabaseitemsfromonesystemtoanother(e.g.,fromBritishtoSI,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:
例如
质量=重量/重力加速度=力^秒/长度2
=NX秒/mm=(NX秒/m)X10=kgX10=Ton(吨)
天天天天天天
天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天天
MSKW目更皆A壷旨'腸玄:
?
Hr筑刼马目W^BW$WT甲壷墨阴口目ifWrn>
生热速率
W/m3
BTU/sec-ft3
HGEN
导热系数
W/m-C
BTU/sec-ft-oF
KXX
对流系数
BTU/sec-ft
2-oF
HF
密度
Kg/m3
lbm/ft
DENS
比热
J/Kg-C
BTU/lbm-
oF
J/m3
BTU/ft
ENTH
2.2传热学经典理论回顾
热分析遵循热力学第一定律,即能量守恒定律。
对于一个封闭的系统(没有质量的流入或流出)
式中:
Q—热量
册-作功
巴系统内能
心鈕一系统动能
生PE—系统势能
对大多数工程传热问题:
心鈕=&PE=0;
通常不考虑做功:
莊=0,则Q=;
对于稳态热分析:
2=心"=0,即流入的热量等于流出的热量;
2.3热传递的方式
2.3.1热传导
热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引
疋为导热系数(W/m-C),负号表示热量流向温度降低的方向。
2.3.2热对流
%为固体表面的温度,
流可以分为两类:
自然对流和强制对流。
热对流用牛顿冷却方程来描述:
qjgrd式中应为对流换热系数(或称膜传热系数、给热系数、膜系数等);
兀*为周围流体的温度。
2.3.3热辐射
热辐射指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。
物体温度越高,
单位时间辐射的热量越多。
热传导和热对流都需要有传热介质,而热辐射无须任何介质。
实质上,在真空中的热辐射效率最高。
Lg%工*,式
在工程中通常考虑两个或两个以上物体之间的辐射,系统中每个物体同时辐射并吸收热量。
它们之间的净热量传递可以用斯蒂芬一波尔兹曼方程来计算:
中彳为热流率,E为辐射率(黑度),可为斯蒂芬-波尔兹曼常数,约为约为5.67X
10-8W/m2.K4,乂1为辐射面1的面积,为由辐射面1到辐射面2的形状系数,爲为辐
射面1的绝对温度,为辐射面2的绝对温度,由上式可以看出,包含热辐射的热分析是
高度非线性的。
2.4稳态传热
如果系统的净流滤为0,即流入体统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量:
畑+?
生感一9说葩=°,则系统热稳态。
在稳态热分析中,任一节点的温度不随时间变化。
稳态热分析的能量平衡方程为(以矩阵形式表示):
™=le}
式中:
-疋]为传导矩阵,包含热系数、对流系数及辐射和形状系数;
〔丁}为节点温度向量;
回为节点热流率向量,包括热生成;
ANSYS利用模型几何差数、材料热性能参数以及所施加的边界条件,生成[疋]、㈤及呵。
|
2.5瞬态传热
边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。
根据能量守恒原理,瞬态热平衡可以表达为(以矩阵形式表示):
式中:
-疋]为传导矩阵,包含热系数、对流系数及辐射和形状系数;
E]为比热矩阵,考虑系统内能的增加;
〔丁)为节点温度向量;
■■疗]为温度对时间的导数;
◎为节点热流率向量,包括热生成;
2.6线性与非线性
如果有下列情况产生,则为非线性热分析:
材料热性能随温度变化,如K(T),C(T)等;
边界条件随温度变化,如h(T)等;
含有非线性单元;
考虑辐射传热;
非线性热分析的热平衡方程为:
匕⑺冏+比⑴归]-[2(n}
2.7边界条件和初始条件
ANSYS热分析的边界条件或初始条件可分为七种:
温度,热流率、热流密度、对流、
些参考的命令仅仅包括命令名,因为并不总是需要指定所有的参数,而且,不同的参数的组合会有不同的作用。
有关ANSYS命令的更多的叙述,请参考《ANSYSCommands
Referenee》。
菜单路径将近可能完整得列出,
2.8热分析误差估计
仅用于评估由于网格密度不够带来的误差;
仅适用于SOLID或SHELL的热单元(只有一个温度自由度);
基于单元边界的热流密度的不连续;
仅对一种材料、线性、稳态热分析有效;
使用自适应网格划分可对误差进行控制。
众所周知,Ansys中并没有定义任何一套单位制,单位制的使用全在用户自己掌握,关键是
我们在使用各个量的单位时必须统一。
对于我们中国人来说,国际单位制应该是大多数人的选择。
下面是国际单位制中的七个基本单位,其他所有的单位都可由这七个基本单位导出:
量的名称单位名称单位符号
长度米m
质量
千克,(公斤)
kg
时间
秒s
电流
安(培)A
热力学温度开(尔文)
K
物质的量摩托(尔)
mol
发光的量坎(德拉)
cd
因此,只要所有的量都表示成这七个基本单位的某种组合,就可以保证单位制不会出错!
例如,重力加速度g
弧度和球面度两个SI单位,国际计量大会并未将它们归入基本单位和或导出单位,而称之
的单位涉及到长度和时间两个基本单位,因此在国际单位制中,重力
义见附录Bo
表2SI辅助单位
量的名称单位名称单位符号
[平面]角弧度rad立体角球面度sr
*********************si
导出单彳位*****************************
于这种形式的单位称为组合单位。
3和表4。
使用这些专门名
SI单位通常用焦耳J)代替
某些SI导出单位国际计量大会通过了专门的名称和符号,见表称以及用它们表示其他导出单位,往往更为方便、明确。
如功的
牛顿米(Nm),电阻率的单位通常用欧姆米(Qm)代替三次方米千克每三次方秒二次方安培(m3kg/(s3A2))o
YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY
YYYY
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Ansys单位制(转)
2008年05月27日
星期二00:
12
基本数量:
长度
mm
重力
9806.65
质量
时间
温度
tonne
sec
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(
例如:
钢的实常数为:
EX=2e11Pa
PRXY=0.3
DENS=7.8e3Kg/mA3
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=2e11MPa
PRXY=0.3
DENS=7.8e+3kg/mA3
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(IN.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。
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