有限元中的单位
有限元分析中的单位问题
有限元分析中的单位问题大多数有限元计算程序都不规定所使用的物理量的单位，不同问题可以使用不同的单位，只要在一个问题中各物理量的单位统一就可以。
但是，由于在实际工程问题中可能用到多种不同单位的物理量，如果只是按照习惯采用常用的单位，表面上看单位是统一的，实际上单位却不统一，从而导致错误的计算结果。
比如，在结构分析中分别用如下单位：长度– m；时间– s；质量– kg；力- N；压力、应力、弹性模量等– Pa，此时单位是统一的。
但是如果将压力单位改为MPa，保持其余单位不变，单位就是不统一的；或者同时将长度单位改为mm，压力单位改为MPa，保持其余单位不变，单位也是不统一的。
由此可见，对于实际工程问题，我们不能按照手工计算时的习惯来选择各物理量的单位，而是必须遵循一定的原则。
物理量的单位与所采用的单位制有关。
所有物理量可分为基本物理量和导出物理量，在结构和热计算中的基本物理量有：质量、长度、时间和温度。
导出物理量的种类很多，如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等，都与基本物理量之间有确定的关系。
基本物理量的单位确定了所用的单位制，然后可根据相应的公式得到各导出物理量的单位。
具体做法是：首先确定各物理量的量纲，再根据基本物理量单位制的不同得到各物理量的具体单位。
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)；在选定基本物理量的单位后，可导出其余物理量的单位，下面举两个常用的例子。
有限元分析中常用单元类型与单位制
SOLID453-D结构实体单元产品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP EDSOLID45单元说明solid45单元用于构造三维实体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力。
有用于沙漏控制的缩减积分选项。
有关该单元的细节参看ANSYS, 理论参考中的SOLID45部分。
类似的单元有适用于各向异性材料的solid64单元。
Solid45单元的更高阶单元是solid95。
图 45.1 SOLID45几何描述SOLID45输入数据该单元的几何形状、结点位置、坐标系如图45.1: "SOLID45 几何描述"所示。
该单元可定义8个结点和正交各向异性材料。
正交各向异性材料方向对应于单元坐标方向。
单元坐标系方向参见坐标系部分。
单元荷载参见结点和单元荷载部分。
压力可以作为表面荷载施加在单元各个表面上，如图45.1: "SOLID45 几何描述"所示。
正压力指向单元内部。
可以输入温度和流量作为单元节点处的体载荷。
节点 I 处的温度 T(I) 默认为 TUNIF。
如果不给出其它节点处的温度，则默认等于 T(I)。
对于任何其它的输入方式，未给定的温度默认为 TUNIF。
对于流量的输入与此类似，只是默认值用零代替了TUNIF。
KEYOPT(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函数。
KEYOPT(5)和KEYOPT(6)提供不同的单元输出选项（参见单元输出部分）。
当KEYOPT(2)=1时，该单元也支持用于沙漏控制的均匀缩减（1点）积分。
均匀缩减积分在进行非线性分析时有如下好处：∙相对于完全积分选项而言，单元刚度集成和应力（应变）计算需要更少的CPU时间，而仍能获得足够精确的结果。
∙当单元数量相同时，单元历史存储记录（.ESAV 和 .OSAV）的长度约为完全积分（2×2×2）的1/7。
hypermesh与其他软件的借口及单位
hypermesh与其他软件的借口及单位Hypermesh与其它有限元软件的接口及单位一：单位：1.默认：tonne，mm，s, N, MPa单位系统，这个单位系统是最常用，还不易出错（吨，mm和s）备注：长度：m；力：N；质量：kg；时间：s；应力：Pa；密度：kg/m3长度：mm；力：N；质量：吨；时间： s；应力：MPa；密度：吨/m m 32.Hypermesh公英制设置：1）永久菜单里的option。
2）8.0里面可以自定义设置:control card-->DTI_UNIT中可以设置。
二：hypermesh与其他软件的几何接口问题汇总（一）Autocad建立的模型能导入hypermesh：因为autocad的三维建模功能不是很强，一般不建议在autocad 里面进行建模。
如果已经在autocad里面建好模型的话，在autocad 里面存贮成*.dxf的格式就可以导入到hypermesh里面。
（二）catia的装配件导入hm：转为step格式或者是iges格式。
（三）UG.NX3版本导入Hypermesh7.0。
用igs格式可以，但是igs容易丢失信息。
一般都是把NX3的prt 文件导成catia格式的model文件，然后import到hypermesh中，stp的效果还可以（四）在hm画好的网格能导入patran继续划分：用Nastran求解，确实在patran做前处理比较方便，先存为bdf 文件，一点信息都不会丢。
hypermesh 和patran 都是前处理器，只要存成某一个求解器的文件格式（如nastran的dat/bdf文件），都可以打开的。
（五）hm划的网格导入fluent：在hypermesh中输出bdf格式,用fluent导入即可。
（六）在hypermesh里划分的网格导到marc：在hypermesh中输出dat格式 .准备只用hypermesh分网，这样comp的card image、material是否要设？user profile设成哪个？是nastran吗？comp的card image、material可以不设的，这些工作可以在marc做，user profile设成hypermesh就可以了！(七) HM剖分的网格导入Patran在HYPERMESH中完成网格划分后，将模型导入到PATRAN进行边界条件、载荷的设定。
有限元分析的这个位移值怎么这样小啊
普通会员问：有限元分析的这个位移值怎么这样小啊？请看图，这是什么原因？
通过公式计算应该是3.2米（未考虑超出极限），比此结果大10000倍！倒底是怎么回事？版主快来呀！这是材料设置，好象没问题呀！
上面是单位设置，这个是材料设置
答：请注意你在加载力的时候的单位按你目前的单位设置，加载力的时候，系统给的单位是ｍｍ。
ｋｇ／ｓｅｃ︿２
你要加载的力是１００ｋｇ，Ｇ＝ｍｇ（Ｎ＝９。
８ｍ。
ｋｇ／ｓｅｃ︿２），二者正好相差９８００倍。
xtaiss问：那我加一个100KG的力，怎么写呢？我知道了，把单位改为mm.N.S就行了！
dam1984007 你真是高手啊！谢谢了！
limousey问：那如果我用的单位是mm，kg，s，c。
我要加100kg的力，难道还要换算成N才行？这样那它Proe中的单位设置成力的单位为kg有什么用？不就是一个空的？而且还要误导使用者。
既然力的单位设置为kg了，那么我输入100就应该是100kg的力，否则设这个单位干吗。
不知真实的原因是什么。
abaqus表面载荷单位
abaqus表面载荷单位
在有限元分析中，表面载荷是模拟真实情况下结构承受的外部载
荷的方法之一。
Abaqus作为一款强大的有限元分析软件，在模拟表面
载荷时也有自己的独特设置。
1.单位设置
在Abaqus中，表面载荷的单位可以通过下拉菜单或手动输入进
行设置。
默认单位为N/m，但可以选择其他的国际标准单位，如kN/m、N/cm和kN/cm等。
2.载荷类型
Abaqus中支持多种类型的表面载荷，例如均布载荷、压力载荷、荷载不均匀分布等。
而每一种载荷类型都有特定的参数设置，用户需
要根据实际情况进行调整。
3.施加方法
在Abaqus中，表面载荷可以通过两种方式进行施加：基于节点
和基于区域。
基于节点的加载是将表面载荷作用于单个节点上，而基
于区域的加载则是将载荷作用于一个或多个曲面区域。
4.后处理
在Abaqus后处理中，可以通过选择菜单路径“Path / Surface”来查看表面载荷分布。
用户可以选择以等值线、向量箭头等不同方式
进行可视化展示，从而更加清晰地了解结构承受的载荷分布情况。
总结起来，Abaqus作为一款强大的有限元分析软件，在表面载荷的设置、施加和后处理方面都有自己独特的优势。
通过熟练掌握
Abaqus的相关操作，可以更加准确地分析和预测结构在承受表面载荷
情况下的应力、变形等方面的性能，为结构设计和优化提供有效的支持。
有限元分析报告
有限元分析报告
问题描述：
联杆为上下对称结构。
材料特性为：杨氏模量＝2.1E5MP,密度＝7.8E-6KG/MM^3.载荷为：对称面，Z向约束，面压力＝100MP。
具体步骤
1．利用ANSYS构造实体模型如下：
2．采用地单位制为mm、N、Mpa。
3．根据结构特点和所受载荷地情况，采用95号单元，该单元为四边形单元，由4个节点构成，每个节点2个自由度。
所用材料为低碳钢，E=2.1E5MPpa。
定义单元拉伸特性V AL1为3，DIST为15
4.划分网格如下：
上图网格边长为5mm,节点数为5494，单元数为1200 5．加载拉伸载荷后如下图（力以转换到节点上）：
6．后处理图如下：
6.1等值线显示的应力图
由应力图上课看出MAX点应力为334.289Mpa.
6.2 等值线显示的位移图如下：
6.3等效应力曲线为：
7.加载拉伸载荷后如下图（力以转换到节点上）：
7.1等值线显示的应力图
7.2 等值线显示的位移图如下：
7.3等效应力曲线为：。
有限元分析中的应力
有限元分析中的应力在有限元分析中，应力是对物体内部的力学状态的描述。
它描述了物体在受力作用下产生的应变情况。
应力可以分为正应力和剪应力两个方向。
正应力是物体内部的力在其中一截面上的投影，即单位面积上的力。
根据胡克定律，正应力与应变成正比。
正应力可以分为拉应力和压应力两种情况。
当物体受到拉力作用后，该截面上的应力为正值，被称为拉应力。
当物体受到压力作用后，该截面上的应力为负值，被称为压应力。
正应力的单位为帕斯卡(Pascal)，常用符号是σ。
剪应力是物体内部的力在其中一截面上的切向分力，即单位面积上的切力。
剪应力有时也被称为切应力。
剪应力在工程中非常重要，因为它反映了物体在受力作用下的剪切变形情况。
剪应力的单位也是帕斯卡(Pascal)，常用符号是τ。
在有限元分析中，通过计算每个单元上的位移，然后通过应力-应变关系求解每个单元上的应力。
应力的计算可以通过以下公式得到：σ=E*ε其中，σ是应力，E是材料的弹性模量，ε是应变。
有限元分析还可以计算相应的应力激活互换载荷。
这意味着，在一些特殊的情况下，我们可以通过改变结构的加载条件来获得相同的应力分布情况。
这对于优化设计非常重要，因为我们可以根据需要来改变材料和几何形状，并通过有限元分析来确定最佳的结构配置。
总之，有限元分析是一种强大的工具，用于求解结构的应力分布情况。
通过计算每个单元上的位移，并应用应力-应变关系，我们可以得到结构的应力分布情况。
应力分析在结构设计和优化中起着至关重要的作用，帮助工程师确定合适的材料和几何形状，并最大程度地减少结构的应力集中。
[终稿]如何设置ansys的单位
如何设置ansys的单位如何设置ansys的单位摘要：本文对使用有限元软件分析工程问题时的材料性能单位问题作了一些探讨，通过实例说明了如何统一各物理量的单位，以保证分析结果的正确。
关键词：有限元、材料性能、单位大多数有限元计算程序都不规定所使用的物理量的单位，不同问题可以使用不同的单位，只要在一个问题中各物理量的单位统一就可以。
但是，由于在实际工程问题中可能用到多种不同单位的物理量，如果只是按照习惯采用常用的单位，表面上看单位是统一的，实际上单位却不统一，从而导致错误的计算结果。
比如，在结构分析中分别用如下单位：长度–m；时间–s；质量– kg；力 - N；压力、应力、弹性模量等–Pa，此时单位是统一的。
但是如果将压力单位改为 MPa，保持其余单位不变，单位就是不统一的；或者同时将长度单位改为 mm，压力单位改为 MPa，保持其余单位不变，单位也是不统一的。
由此可见，对于实际工程问题，我们不能按照手工计算时的习惯来选择各物理量的单位，而是必须遵循一定的原则。
物理量的单位与所采用的单位制有关。
所有物理量可分为基本物理量和导出物理量，在结构和热计算中的基本物理量有：质量、长度、时间和温度。
导出物理量的种类很多，如面积、体积、速度、加速度、弹性模量、压力、应力、导热率、比热、热交换系数、能量、热量、功等等，都与基本物理量之间有确定的关系。
基本物理量的单位确定了所用的单位制，然后可根据相应的公式得到各导出物理量的单位。
具体做法是：首先确定各物理量的量纲，再根据基本物理量单位制的不同得到各物理量的具体单位。
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 / t 2;. 面积： A = L 2;. 体积： V = L 3;. 密度：ρ= m / L 3;. 力：f = m · a = m · L / t 2;. 力矩、能量、热量、焓等：e = f · L = m · L 2 / t 2;. 压力、应力、弹性模量等： p = f / A = m / (t 2 · L) ;. 热流量、功率：ψ= e / t = m · L 2 / t 3;. 导热率： k =ψ/ (L · T) = m · L / (t 3 · T);. 比热：c = e / (m · T) = L 2 / (t 2 · T);. 热交换系数：Cv = e / (L 2 · T · t) = m / (t 3 · T). 粘性系数：Kv = p · t = m / (t · L) ;. 熵：S = e / T = m · l 2 / (t 2 · T);. 质量熵、比熵：s = S / m = l 2 / (t 2 · T);在选定基本物理量的单位后，可导出其余物理量的单位，可以选用的单位制很多，下面举两个常用的例子。
3-高周疲劳
FATIGUE ANALYSIS IN HYPERLIFE CHAPTER 3: HIGH CYCLE FATIGUE (S-N)HYPERLIFE疲劳分析内容1.疲劳分析流程及HyperLife界面介绍2.疲劳分析基本概念3.高周疲劳（S-N)4.低周疲劳(E-N)5.安全因子分析6.焊缝疲劳All rights reserved.高周疲劳•高周疲劳分析方法•HyperLife中的应力寿命•单轴应力寿命•多轴应力寿命All rights reserved.高周疲劳–应力寿命法•工程上认为大于1E4次循环的疲劳破坏称为高周疲劳，高周疲劳破坏可用SN曲线表征•高周疲劳破坏采用应力寿命法评估，高周疲劳破坏一般认为结构应力在弹性范围内•当循环应变进入塑性段时，疲劳寿命急剧降低，此类疲劳称为低周疲劳，工程上将疲劳寿命低于1E4次循环的疲劳称为低周疲劳•低周疲劳采用应变寿命法，塑性应变在应变寿命中有很显著的影响All rights reserved.高周疲劳-SN•SN曲线给出了应力幅同循环寿命之间的关系•一般采用一段或两段SN 曲线All rights reserved. HYPERLIFE中的应力疲劳•方法: 单轴或多轴➢多轴疲劳暂只支持壳单元，不支持实体单元。
•有限元模型单位：➢SN/EN曲线有自己的单位，有限元模型的单位可能和SN/EN的单位不一致，在用有限元模型的应力查询SN曲线时，需要保持有限元结果的应力单位和SN曲线应力单位一致。
•应力合成➢最大/最小主应力，Mises应力，带符号的Mises应力，所有的应力分量等。
All rights reserved. HYPERLIFE中的应力疲劳•存活率:➢考虑SN试验数据的分散性，对SN曲线进行修正.•平均应力修正➢考虑平均应力的影响➢为多轴疲劳定义失效模式，可选择一个，也可选择两个，采用两种模式计算，最危险的结果作为最终值•疲劳计算位置选择➢仅针对壳单元，选择壳单元的上、下、最恶劣层All rights reserved.应力寿命–单轴•应力合成:➢SN曲线来自于单轴试验，一般应力结果必须采用应力合成才能查询SN曲线，计算疲劳寿命➢绝对值最大的主应力推荐用于脆性材料，带符号的Mises应力用于延性材料➢带符号的Mises应力，其中符号取自于最大主应力符号All rights reserved.应力寿命–单轴疲劳•平均应力修正➢考虑非零平均应力的影响•Gerber和Goodman方法广泛应用GoodmanGerberSoderbergAll rights reserved.应力寿命–多轴疲劳•损伤模型➢由于存在不同的失效模型，受剪破坏或受拉破坏，单一损伤模型并不能同所有的材料失效试验匹配•HyperLife多轴疲劳可同时采用多个损伤模型➢针对张开裂纹的Goodman模型.➢针对剪切裂纹的Findley模型.All rights reserved.应力寿命–多轴疲劳•多轴疲劳寿命评估方法流程Elastic StressProportionalLoading?Assess damage. Planesearch is requiredEndAssess damage. No Plane search is required.YesNoAll rights reserved. HYPERLIFE应力寿命总结SN –单轴疲劳•应力状态•应力合成•平均应力修正•GOODMAN, GERBER, GERBER2, SODERBERG, FKM, FKM2SN –多轴疲劳•应力状态•临界平面法•多轴疲劳损伤模型•Goodman (张开裂纹)•Findley (剪切裂纹)•多轴疲劳自动在实体表面生成膜单元•材料模型:•标准SNAll rights reserved. EXERCISE 3A: SN (UNIAXIAL) ANALYSIS OF A CONTROL ARMExercise 3a:控制臂的应力寿命分析.File Name and Location:…\3a_SN_CONTROL_ARM\sn_carm.h3dSteps 1：•在HyperLife中导入模型和结果文件•选择SN疲劳分析方法并设置参数•创建材料并赋予疲劳分析的零件属性•定义疲劳事件•疲劳分析并评估结果Steps 2：1.将模型/结果导入到HyperLife•将h3d文件拖放到Hyperlife图形窗口或通过“File”菜单,点击Open ➔Model•查看模型中的加载工况和相关结果2.选择SN疲劳分析法并设置分析参数Method: Uni Axial, FE Model Units: MPA, Stress Combination: Signed von, Certainty of Survival: 0.5, Mean Stress Correction: GERBER, Layer Selection: Top 关闭对话框进行下一步3.创建材料并赋予疲劳分析的零件属性•通过单击“Material Setup ”工具打开“Assign Material”对话框•Assign Material Data 选项中会显示模型中的部件以及其所赋的材料属性•默认的材料已赋予部件•点击Summary 一栏，可以按照单元的数量对部件进行排序•模型的所有sets显示在底部窗口，如有需要，可以从疲劳分析中排除所选择的set。
有限元分析规则
1. 目的与范围为规范本公司机械产品结构有限元分析流程与原则，特制订本规定。
本标准规定了本公司开发设计产品的机械结构有限元力学分析的类型、分析流程、一般要起、模型建立规则、有限元分析方法、结果评估、结果输出以及报告编写。
2. 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T2298 机械振动、冲击与状态监测 词汇。
GB 3100 国际单位制及其应用GB 3101 有关量、单位和符号的一般原则 GB/T10853 机构与及其科学词汇GB/T26099.1 机械产品三维建模通用规则 第一部分：通用要求 GB/T31054 机械产品计算机辅助工程 右边缘数值计算 术语 GB/T 33582 机械产品结构有限元力学分析通用规则3. 著述类引用文件有限元分析及应用 曾攀 清华大学出版社 限单元法基本原理和数值方法 王勖成,邵敏 清华大学出版社 有限元方法基本原理 监凯维奇 清华大学出版社 …4. 定义或术语本标准主要采用GB/T 33582 中的有关术语。
4.1. 有限单元法（FEM ）将一个表示结构或连续体的求解域离散为若干子域（单元），并通过他们边界上的节点相互联结成为组合体，用每个单元内所假设的近似函数来分片地表示全求解域内待求AFAF的未知变量，利用变分原理和加权残值法，建立求解基本未知量的代数方程组合微分方程组，用数值方法求解此方程，从而得到问题的解答。
4.2. 有限元分析（FEA ）以弹性力学为力学基础，以加权残值法或泛函极值原理为方程求解原理，以数值离散技术为实现方法，以有限元分析软件为技术载体，并最终基于计算机硬件平台来处理实际问题的方式。
4.3. 三大类变量位移、应力、应变 4.4. 三大类方程几何方程、平衡方程、物理方程5. 分析类型5.1. 结构静力学分析当结构惯量、阻尼对所分析目标机械产品的性能参数影响可以忽略时，采用静力学分析。