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[综合讨论] ansys单位问题使用误区分析

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发表于 2008-4-23 11:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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引自仿真论坛--
ANSYS中单位统一的误区分析:

在ANSYS中没有规定单位,用户在建模的时候可以根据自己的需要来使用不同的单位制。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米为单位),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)
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.

总结:无论使用哪种单位制,都要以基本的单位:质量-时间-位移为基准,推出。这样不需要死记用何种单位制,而对用到的单位进行推导可得。通过推导也可以检测自己所用单位的准确性。

[ 本帖最后由 rodge 于 2008-4-23 18:16 编辑 ]

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发表于 2008-4-23 16:02 | 显示全部楼层
还是采用SI国际制单位比较好,
一般情况错不了.
发表于 2008-5-24 21:12 | 显示全部楼层

初来乍到

感谢楼主,这个问题困扰我两天了呵呵
因为模型太过复杂,建好之后想转换单位,结果怎么都不对
这下找到症结了
发表于 2008-5-25 08:12 | 显示全部楼层

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新手
楼主写的挺详细,不错!不错!
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