关于ansys中的单位问题

ansys中没有单位的概念，只要统一就行了。所以,很多人在使用时,不知道该统一用什么单位,用错单位造成分析结果严重失真!

今综合相关资料,整理如下:

一、在ansys经典中，的确没有单位区别，关键要看你的模型以什么样的单位去建，当然，对应的材料属性(杨氏模量，密度等)也要以你所建模型的单位去对应，着重需要注意的是在把模型由cad软件导入ansys中时，注意单位的对应就可以，当然一般在cad模型中的单位是mm制，那么导入ansys后也应该采用mm制，也就是mpa类型！

二、打开ansys，运行/units,si，就把单位设置成国际制单位了！！即长度：m ；力：n

；时间：s ；温度：k ；压强/压力：Pa ；面积：m2 ；质量：kg ,确保了分析结果不失真，且易于读懂结果数据。

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。

动力问题有些复杂，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

以上单位就错了，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。

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：

The units label and conversion factors on this command are for user

convenienc

e only and have no effect on the analysis or data. That is, /UNITS

will not co

nvert database items from one system to another (e.g., from British

to SI, etc

四、在ANSYS中没有规定单位，它值进行代数值的运算，需要用户自己去定义自己的单位制，很多初学者对于单位的问题很不解。在使用的时候只需要记住一点就可以了：使用统一的单位制。

由于处理实际问题时分析问题的需要或者个人习惯不同，不同人对不同物理量的单位有不同选择。例如对于长度单位，机械设计人员喜欢使用mm，而工程设计人员经常使用m。再如力的单位，国际单位为N，但是在很多地方使用kN作为力的单位。选用什么单位并无对错之分，只需推算出其他物理量的对应单位即可。下面举个例子进行说明：

一个实体模型质量为1kg，长度为4X10-3m，弹性模量为2.1X1011Pa，时间为7s。这几个量的单位都是国际单位，但是物理量之间的数量级差别很大，容易引起计算收敛困难或计算误差太大。将质量和长度单位改变一下，变成非国际单位制，质量为1X10-3t，长度为4mm，时间为7s。这时候弹性模量为2.1X106MPa了，那么物理量之间的数量级差别就小了。但同时需注意的是，很多其他物理量的单位也不再是国际单位制了，比如速度单位由m/s变为mm/s。

由上面的分析可知，可按下面的方法选用单位制：

1、所有的单位都统一使用国际单位制，那么计算的所有结果也为国际单位制。

2、使用非国际单位制，需要先确定几个基本物理量的单位，然后根据基本物理量推导出其它物理量的单位。

基本物理量及其量纲：

质量m;

长度L;

时间t;

温度T。

导出物理量及其量纲：

速度：v=L/t;

加速度：a=L/t2;

面积：A=L2;

体积：V=L3;

密度：ρ=m/L3;

力：f=m·a=m·L/t2;

力矩、能量、热量、焓等：e=f·L=m·L2/t2;

压力、应力、弹性模量等：p=f/A=m/(t2·L);

热流量、功率：ψ=e/t=m·L2/t3;

导热率：k=ψ/(L·T)=m·L/(t3·T);

比热：c=e/(m·T)=L2/(t2·T);

热交换系数：Cv=e/(L2·T·t)=m/(t3·T)

粘性系数：Kv=p·t=m/(t·L);

熵：S=e/T=m·l2/(t2·T);

质量熵、比熵：s=S/m=l2/(t2·T);

量纲的选用原则

选择合适的量纲，需要注意以下原则：

1、确定分析中使用的物理量的数量级大小，避免使用数量级太大或太小的量纲。

2、同一问题中所有物理量的量纲要保持一致，否则计算结果中的某些物理量的量纲就不明确，容易导致错误的结果。

3、一般情况，为了分析方便，可先选定基本物理量的量纲，再由基本物理量的量纲推导其它物理量的量纲。当然，也可以先确定部分导出物理量的量纲，然后根据基本物理量与导出物理量的关系，推导基本物理量的量纲。

下面举两个常用的例子。

1基本物理量采用如下单位制：

质量m–kg；(应该采用Mg单位才统一，具体可以参考MSC.MARC中的材料库统一单位，推导)

长度L–mm；

时间–S；

温度–K(温度K与C等价)。

各导出物理量的单位可推导如下，同时还列出了与kg-m-S单位制或一些常用单位的关系：

速度：v=L/t=mm/S=10-3m/S;

加速度：a=L/t2=mm/S2=10-3m/S2;

面积：A=L2=mm2=10-6m2;

体积：V=L3=mm3=10-9m3;

密度：ρ=m/L3=kg/mm3=10-9kg/m3=10-6g/cm3;

力：f=m·L/t2=kg·mm/S2=10–3kg·m/S2=mN(牛);

力矩、能量、热量、焓等：e=m·L2/t2=kg·mm2/S2=10–6kg·m2/S2=µJ(焦耳);

压力、应力、弹性模量等：p=m/(t2·L)=kg/(S2·mm)=103kg/(S2·m)=kPa(帕);

热流量、功率：ψ=m·L2/t3=kg·mm2/S3=10–6kg·m2/S3=µw(瓦);

导热率：k=m·L/(t3·T)=kg·mm/(S3·K)=10–3kg·m/(S3·K);

比热：c=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10–6m2/(S2·K);

热交换系数：Cv=m/(t3·T)=kg/(S3·K);

粘性系数：Kv=m/(t·L)=kg/(S·mm)=103kg/(S·mm);

熵：S=m·L2/(t2·T)=kg·mm2/(S2·K)=10-6kg·m2/(S2·K);

质量熵、比熵：s=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10-6m2/(S2·K);

2基本物理量采用如下单位制：

质量m–g；

长度L–µm(106m)；

时间–mS(10–3S)；

温度–K(K与C等价)。

各导出物理量的单位可推导如下，同时还列出了与kg-m-S单位制或一些常用单位的关系：

速度：v=L/t=µm/mS=10-3m/S;

加速度：a=L/t2=µm/mS2=m/S2;

面积：A=L2=µm2=10-12m2;

体积：V=L3=µm3=10-18m3;

密度：ρ=m/L3=g/µm3=10-21kg/m3=10-12g/cm3;

力：f=m·L/t2=g·µm/mS2=10–3kg·m/S2=mN(牛);

力矩、能量、热量、焓等：e=m·L2/t2=g·µm2/mS2=10–9kg·m2/S2=10–9J(焦耳);

压力、应力、弹性模量等：p=m/(t2·L)=g/(mS2·µm)=109kg/(S2·m)=109Pa(帕)=GPa;

热流量、功率：ψ=m·L2/t3=g·µm2/mS3=10–6kg·m2/S3=10–6w(瓦);

导热率：k=m·L/(t3·T)=g·µm/(mS3·K)=kg·m/(S3·K);

比热：c=L2/(t2·T)=µm2/(mS2·K)=10–6m2/(S2·K);

热交换系数：Cv=m/(t3·T)=g/(mS3·K)=103kg/(S3·K);

粘性系数：Kv=m/(t·L)=g/(mS·µm)=106kg/(S·mm);

熵：S=m·L2/(t2·T)=g·µm2/(mS2·K)=10-9kg·m2/(S2·K);

质量熵、比熵：s=L2/(t2·T)=µm2/(mS2·K)=10-6m2/(S2·K);

由此可见，掌握了单位之间变换的方法，就可以根据自己的需要来选择合适的单位制。

更多的例子见表1。表2给出了几种单位制与kg-m-S单位制之间的换算因子。

表1 不同单位制的物理量单位

序号

参数名

单位量纲

Kg-m-s单 位 制

Kg-mm-s单 位 制

T-mm-s-Mpa单 位 制

g-mm-s单 位 制

1

长度L

L

m

Mm(10 -3 m)

Mm(10 -3 m)

Mm(10 -3 m)

2

质量M

M

Kg

Kg

T(10 3 Kg)

g(10 -3 Kg)

3

时间t

t

s

s

s

s

4

温度T

T

K

K

K

K

5

面积A

L 2

m 2

mm 2(10 -6 m 2)

mm 2(10 -6 m 2)

mm 2(10 -6 m 2)

6

体积V

L 3

m 3

mm 3(10 -9 m 3)

mm 3(10 -9 m 3)

mm 3(10 -9 m 3)

7

力F

M · L / t 2

N (牛) =Kg · m / s 2

Kg · mm / s 2(10 -3 N)

T · mm / s 2(N)

g · mm / s 2(10 -6 N)

8

密度r

M / L 3

Kg / m 3(10 -3 g / cm 3)

Kg / mm 3(10 6 g / cm 3)

T / mm 3(10 9 g / cm 3)

g / mm 3(10 3 g / cm 3)

9

能量、焓、热量

M · L 2 / t 2

J (焦耳) = N · m= Kg · m 2 / S 2

Kg · mm 2 / S 2(10 -6 J)

T · mm 2 / S 2(10 -3 J)

g · mm 2 / S 2(10 -9 J)

10

功率、热流量

m · L 2 / t 3

w (瓦) = J / S= kg · m 2 / S 3

kg · mm 2 / S 3(10 –6 w)

T · mm 2 / S 3(10 –3 w)

g · mm 2 / S 3(10 –9 w)

11

压力、应力、模量

M / (t 2 · L)

Pa = N / m 2= Kg / (s 2 · m)

Kg / (s 2 · mm)(kPa)

T / (s 2 · mm) (MPa)

g / (s 2 · mm) (Pa)

12

导热率k

M · L / (t 3 · K)

J / (m · s · K) =(Kg · m / (s 3 · K))

Kg · mm / (s 3 · K)(10 -3 Kg · m / (s 3 · K))

T · mm / (s 3 · K)(Kg · m / (s 3 · K))

g · mm / (s 3 · K)(10 -6 Kg · m / (s 3 · K))

13

比热c

L 2 / (t 2 · K)

J / (Kg · K) =(m 2 / (s 2 · K))

mm 2 / (s 2 · K )(10 -6 m 2 / (s 2 · K ) )

mm 2 / (s 2 · K )(10 -6 m 2 / (s 2 · K ) )

mm 2 / (s 2 · K )(10 -6 m 2 / (s 2 · K ) )

14

体热源h

M / (t 2 · L)

J / m 3 =(Kg / (s 2 · m))

Kg / (s 2 · mm)(10 3 Kg / (s 2 · m) )

T / (s 2 · mm)(10 6 Kg / (s 2 · m) )

g / (s 2 · mm)(1.0 Kg / (s 2 · m) )

15

换热系数Cv

M / (t 3 · K)

J / (m 2 · s · K) =(Kg / (s 3 · K))

Kg / (s 3 · K)(Kg / (s 3 · K))

T / (s 3 · K)(10 3 Kg / (s 3 · K))

g / (s 3 · K)(10 -3 Kg / (s 3 · K))

16

粘性系数Kv

M / (L · t)

Kg / (m · s)

Kg/(mm · s)(10 3 Kg /(m · s) )

T / (mm · s)(10 6 g / (m · s) )

g / (mm · s)(1.0 g / (m · s) )

17

熵S

M · L 2 / (t 2 · K)

J / K = (Kg · m 2 / S 2 · K)

Kg · mm 2 / S 2 · K(10 -6 Kg · m 2/ S 2 · K)

T · mm 2 / S 2 · K(10 -3 Kg · m 2/ S 2 · K)

g · mm 2/S 2 · K(10 -9 Kg · m 2/ S 2 · K)

18

比熵s质量熵

L 2 / (t 2 · K)

J / (Kg · K )= (m 2 / S 2 · K)

mm 2 / S 2 · K(10 -6 m 2 / S 2 · K)

mm 2 / S 2 · K(10 -6 m 2 / S 2 · K)

mm 2 / S 2 · K(10 -6 m 2 / S 2 · K)

表2 不同单位制的物理量与Kg-m-s单位制的换算因子[注]

序号

参数名

公制单位(Kg-m-s单位)

其它单位转换到Kg-m-s 单位制

kg-m-s单位转换到Kg-mm-s单位制

kg-m-s单位转换到T-mm-s-Mpa单位制

kg-m-s单位转换到g-mm-s单位制

1

长度

Lm

Kg-mm-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 3

2

质量

MKg

g-cm-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 3

3

时间

ts

Kg-mm-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

4

温度

TK

Kg-mm-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

5

面积

L 2m 2

Kg-mm-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 6

6

体积

L 3m 3

Kg-mm-s数值· 10 -9

Kg-m-s数值· 10 9

Kg-m-s数值· 10 9

Kg-m-s数值· 10 9

7

力

M · L / t 2N=Kg · m / s 2

Kg-mm-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 10 6

8

密度

M / L 3Kg / m 3

g-cm-s数值· 10 3

g-cm-s数值· 10 -6

g-cm-s数值· 10 -9

g-cm-s数值· 10 -3

9

能量、焓热流

M · L 2 / t 2J=Kg · m 2 / s 2

Kg-mm-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 9

10

功率、热流量

m · L 2 / t 3w = kg · m 2 /S 3

Kg-mm-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 9

11

压力、应力、模量

M / (t 2 · L) Pa=Kg/(s 2 · m)

Kg-mm-s数值· 10 6

Kg-m-s数值 · 10

-3

Kg-m-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 1.0

12

导热率

M · L / (t 3 · K) Kg · m/ (s 3 · K)

Kg-m-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值1.0

Kg-m-s数值· 10 6

13

比热

L 2 / (t 2 · K) m 2 / (s 2 · K)

Kg-mm-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 6

14

体热源

M / (t 2 · L)Kg / (s 2 · m)

Kg-mm-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 1.0

15

换热系数

M / (t 3 · K)Kg / (s 2 · K)

Kg-mm-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 1.0

Kg-m-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 3

16

粘性系数

M / (L · t)Kg / (m · s)

Kg-mm-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 -3

Kg-m-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 1.0

17

熵

M · L 2 / (K · t 2)Kg·m2 / (K · s 2)

Kg-mm-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 3

Kg-m-s数值· 10 9

18

比熵、质量熵

L 2 / (t 2 · T)m2 / (s2 · K)

Kg-mm-s数值· 10 -6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 6

Kg-m-s数值· 10 6

注：后三列中给出的是将kg-m-S 单位制中的数值转换到其它单位制时 (在准备输入数据时)

所乘的因子；如果需要将其它单位制中的数值转换到kg-m-S 单位制 (在分析计算结果时)，则应该除以该因子。