SOLID45
3-D结构实体单元
产品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP ED
SOLID45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。
?非线性分析的收敛性通常远比采用额外位移形状的完全积分要好；即，KEYOPT(1) = 0, KEYOPT(2) = 0。
?分析结果不会受（由塑性或其它不可压缩材性引起的）体积锁死的影响。
采用均匀缩减积分有以下缺点：
?当采用相同网格进行弹性分析时，结果显然不如完全积分方法精确。
?采用单层单元时不能很好的得到结构的弯曲特性（例如，一根悬臂梁，受横向集中力，采用单层单元）。建议采用4层单元。
当采用均匀缩减积分选项时（KEYOPT(2) = 1 –这和SOLID185用KEYOPT(2) = 1是一样的），应对总能量 (ETABLE命令，SENE 标识符)和沙漏造成的伪能量 (ETABLE命令，AENE 标识符) 进行比较以检查结果的精度。如果沙漏能与总能量之比小于 5%，结果一般是可以接受的。如果该比值超过5%，则需细化网格。也可以在求解阶段用OUTPR,VENG 命令控制总能量和沙漏能。更多说明见ANSYS理论手册。
可用ISTRESS或者ISFILE命令给单元施加初始应力状态。更多信息参见ANSYS基础分析纸指南中的施加初始应力部分。你也可以用KEYOPT(9) = 1来从用户子程序中读取初应力USTRESS。关于用户子程序的细节，参见《ANSYS UPF 指南》。
在进行几何非线性分析时，可以使用SOLCONTROL,,,INCP 命令来包含压力的影响。在线性特征值屈曲分析中自动包括压力载荷刚度效应。如果需要非对称的压力载荷刚度效应矩阵，使用NROPT,UNSYM 命令。
该单元的输入概要参见"SOLID45 输入数据摘要". 单元输入数据的一般性描述参见单元输入部分。
SOLID45单元输入数据摘要
节点
I，J，K，L，M，N，O，P
自由度
UX，UY，UZ
实常数
HGSTF－沙漏控制因子，仅当KEYOPT(2) = 1时需要设置。
注：
有效值为任意正数，默认为1.0。建议值为1到10之间。
材料参数
EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (或CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP
表面载荷
压力—
表面1（J-I-L-K），表面2（I-J-N-M），表面3（J-K-O-N），表面4（K-L-P-O）,表面5（L-I-M-P），表面6（M-N-O-P）
体载荷
温度—
T（I），T（J），T（K），T（L），T（M），T（N），T（O），T（P）；
流量—
FL（I），FL（J），FL（K），FL（L），FL（M），FL（N），FL（O）FL（P）特殊功能
塑性
蠕变
膨胀
应力刚化
大变形
大应变
单元死活
自适应下降
初始应力输入
KEYOPT (1)
0 —包括附加的位移形函数
1 —不包括附加的位移形函数
KEYOPT (2)
积分选项
0 —依据KEYOPT(1)带或者不带附加位移形函数，执行完全积分
1 —带砂漏控制的均匀缩减积分,不带附加的位移形函数(KEYOPT(1)自动设
置为1)
KEYOPT(4)
单元坐标系
0—单元坐标系平行于整体坐标系
1—单元坐标系基于单元I－J边
KEYOPT(5)
额外单元输出
0 ——基本单元解
1 ——在所有积分点上重复基本解
2——节点应力解
KEYOPT(6)
额外表面输出
0—基本单元解
1—附带表面I-J-N-M的表面解
2—表面I-J-N-M和表面K-L-P-O的表面解(表面解只对线性材料可用)
3—附带每个积分点的非线性解
4—非零压力表面的表面解
KEYOPT(9)
初始应力子程序选项（仅适用于直接用KEYOPT命令输入时）
0—没有用户子程序提供初应力(默认)
1—从用户子程序USTRESS中读入初始应力数据(有关用户子程序参见
《ANSYS UPF指南》)
SOLID45输出数据
与单元结果相联系的结果输出主要有两种方式：
●节点位移和所有节点结果。
●附加的单元输出，如表45.1: "SOLID45 单元输出定义"所示。
图 45.2: "SOLID45应力输出"显示了几项结果。单元应力方向平行于单元坐标系。表面应力输出在表面坐标系上，各面上的结果都可得到（KEYOPT(6)）。面IJNM和KLPO的坐标系如图45.1: "SOLID45几何描述"所示。其他的表面坐标系遵从类似的定位，即由受压面结点关系确定。表面应力输出仅当满足单元输出的条件时可用。一般性的描述参见结果输出。关于如何查看结果，参见ANSYS 基础分析指南。
图45.2: "SOLID45应力输出"
(这里显示的应力方向相应于 KEYOPT(4) = 0)
当KEYOPT(2)=1（单元采用均匀缩减积分），单元积分点上所有的输出和完全积分方法的输出形式相同。为保证输出的一致性，在相同单元类型中完全积分方法的点号。
单元输出定义表使用如下标记:
在名称列中的冒号(：) 表示该项可以用分量名方法[ETABLE, ESOL] 处理；O 列表示该项可用于Jobname.OUT 文件；R 列表示该项可用于结果文件。无论O列或R 列，Y 表示该项总是可用的，一个数字表示表的一个注解,其中说明了使用该项的条件；而减号"-" 表示该项不可用。
表45.1 SOLID45单元的结果输出定义
2 表面输出(如果KEYPOINT(6)是1、2或者4) 。
3 用*GET可以获得质心位置的结果.。
4等效应变用一个等效泊松比来计算：对于弹性和热问题，这个值由(MP,PRXY)输入；对于塑性和蠕变问题，这个值取0.5
2.若KEYOPT(5)=1，在每个积分点输出结果。
3.若KEYOPT(5)=2，在每个结点输出结果。
表45.3 "SOLID45 输出项和序列号"列出了可以通过ETABLE 命令，用序列号方法输出的内容列表。更多信息见"ANSYS基本分析指南"中一般后处理(POST1)部分和本手册中"输出项和序列号表"部分。在表45.3 "SOLID45 输出项和序列号" 中使用如下标识符：
Name
与表45.1: "SOLID45 单元输出定义"中相同定义的输出量；
Item
用于ETABLE命令的预先定义的输出项；
E
对于单值或常数型单元数据的序列号；
I,J,…,P
节点I,J,...,P 处数据的序列号；
SOLID45假定和限制
?体积等于0的单元是不允许的。
?单元结点编号可参照图45.1: "SOLID45几何描述"，面IJKL和 MNOP 也可互换。
?单元不能扭曲，这样单元就会有两个独立的体。这通常发生在当单元结点编号不当时。
?所有单元都必须有8个结点。
?可以通过定义重合的K和L、O和P来形成棱柱形单元（参见三角形、棱柱形和四面体单元）。
?四面体形状也是允许的。对四面体单元，额外形状被自动删除。SOLID45产品限制
对于以下产品，将在上述一般假设和限制的基础上再增加一定的限制：。ANSYS Professional.
?不允许有DAMP材性。
?不能施加流量体荷载。
?唯一允许的特殊性能是应力钢化。
?KEYOPT(6)=3不可用。
MPC184
多点约束单元：刚性杆，刚性梁，滑块，球铰，销轴和万向联轴器
MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP ED
MPC184单元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法实现运动约束的一类常用的多点约束单元。这些单元可以简单地分为“约束单元”或“连接单元”。用户可以在一些需要施加运动约束的场合中使用这些单元。这些约束可以简单到铰链上的具有相同的位移值，也可以复杂到包括模型的刚性部分，或者在柔性体之间以某一特定方式传递运动的运动约束。例如，结构中可能包含一些刚性部件或者通过转动或滑块约束连接在一起的运动部件。结构的刚性部分可以使用MPC184的刚性杆或刚性梁单元来模拟，运动部分可以使用MPC184的滑块，球铰，销轴和万向联轴器单元模拟。因为这些单元使用拉格朗日乘子法实现，ANSYS能够输出约束反力和力矩。使用的约束类型取决于实际的应用场合。
约束单元
如果没有其它说明，使用这些单元时，三维单元选项(KEYOPT(2) = 0)为默认值。刚性杆/梁
图184.1 MPC184几何
MPC184可以用来模拟两个变形体之间的刚性约束，或者在工程模型中模拟传递力和力矩的刚性部件。这个单元也可以应用在由其它刚性结构热膨胀引起的变形分析中。
如果KEYOPT(1) = 0 (默认值)，单元为刚性杆，有二个节点，每个节点有三个自由度（仅有平移）。如果KEYOPT(1) = 1，单元为刚性梁，有二个节点，每个节点有六个自由度（X，Y，Z三个方向的平移和转动）。
该单元适合线性，大转动，大应变非线性情况。
滑块
设置KEYOPT(1) = 3来定义三节点的滑块单元。3维滑块单元(KEYOPT(2) = 0)每个节点有三个自由度(x，y和z方向平移)。2维滑块单元(KEYOPT(2) = 1)每个节点有二个自由度(x，y方向平移)。
滑块单元的运动约束施加方式：节点K被定义为从节点，该节点的运动轨迹始终在两个主节点（I和J）的连线上。K节点只允许在I和J节点连线上滑动。
球铰
设置KEYOPT(1) = 5来定义二节点的球铰。两个节点必须重合。3维球铰每个节点有三个自由度(x，y和z方向平移)。2维球铰单元(KEYOPT(2) = 1)每个节点有二个自由度(x，y方向平移)。
球铰单元的运动约束施加方式：组成单元的两个节点平移位移保持一致；不约束转动自由度（如果存在）。
说明
也可以使用CE或CP命令指定二个节点具有相同的位移值，在那种情况下，约束自由度被删除。然后，对球铰单元而言，约束通过拉格朗日乘子法施加，可以得到约束反力。使用CE或CP命令施加位移约束通常更有效率，如果可能，尽量使用CE或CP命令代替MPC184球铰单元。
链接单元
数值模拟中经常涉及两个零件连接的问题。这些链接所承受的运动约束可以简单到两个零件连接处的具有相同的位移值，也可以复杂到模型中两个变形体之间运动的传递。复杂的链接也可以包括一些控制机构，如限制器或挡块，两个物体相对运动分量的锁定器。在许多情况下，这些链接还可以包括在两个物体相对运动的未约束分量之间的刚度，阻尼或摩擦行为特性。
销轴链接和万向联轴器广泛应用于汽车，机器人，生物工程和其它行业。这些链接单元有二个节点。根据链接的不同定义，在二个节点上施加不同的运动约束。约束通过拉格朗日乘子法施加。
链接单元在每个节点上有六个自由度，定义六个相对运动分量：三个相对平移和三个相对转动。这六个相对运动分量主要用于模拟链接单元运动行为。对于链接单元，一些分量可能被运动约束限制住了，而另一些分量是“自由的”或者“无约束的”。万向联轴器和销轴链接单元中，二个节点假设为重合，相对位移为零。销轴链接单元只有一个相对旋转运动分量－绕着销轴旋转－是没有约束住的，而万向联轴器有两个旋转分量是自由的。
这些单元包括一些控制特性，如挡块，锁定器。一些激励载荷或边界条件也可以施加到单元的二个节点的相对运动分量上去。例如，在销轴链接中，可以在销轴旋转方向上设置挡块，限制旋转角度在一个特定范围内。也可以在二个节点旋转分量上施加位移或力边界条件模拟链接的驱动特性。驱动力或位移由实际机构―电动或液压系统―提供。
链接单元的未约束相对运动分量上可以施加线性刚度和阻尼特性。如果需要，可以施加与温度相关的刚度和阻尼特性。
除了ANSYS中已经存在的输出选项，链接单元的相对运动分量也可以输出。
该单元适合线性，大转动，大应变非线性情况。
销轴链接
设置KEYOPT(1) = 6定义二节点销轴链接。销轴单元的二个节点必须有相同的空间坐标。
MPC184销轴链接单元只有一个基本自由度－绕着轴或销相对旋转。单元能够包括控制特性，如未约束自由度上的挡块，锁定器。旋转边界条件也可以施加到相对运动分量上。另外，相对旋转方向可以施加线性刚度和阻尼特性。
ANSYS单元库中另一种旋转链接单元是COMBIN7。COMBIN7单元允许用户控制连接柔度，摩擦，阻尼和其它控制特性。局部坐标系固定在链接上，并与之一起运动，所以，该单元可以应用于大变形分析中，(更多详细内容参见COMBIN7 - 销轴链接单元)。
MPC184销轴链接单元的节点上施加了运动约束确保节点有相同的位移，另外，只有一个相对旋转轴的转动自由度未被约束，另外二个转动被固定。
万向联轴器
设置KEYOPT(1) = 7来定义二节点方向联轴器单元。单元的二个节点必须有相同的空间坐标。
MPC184万向联轴器单元有两个自由的相对转动自由度。该单元包括控制特性：相对运动旋转分量上的挡块和锁定器。也可以在单元两个相对旋转分量上施加旋转边界条件。另外，可以在单元相对旋转分量上指定线性刚度和阻尼特性。MPC184输入数据
输入数据因为MPC184约束和链接的不同而不同。
约束输入数据
刚性杆/刚性梁
图184.1 MPC184几何显示了该单元的几何，节点位置和单元坐标系。单元需定义二个节点。单元的x轴从节点I指向节点J。单元截面面积假设为一个单位。ANSYS自动选择截面坐标系；选择方法参见BEAM4中的描述。当单元作为刚性梁使用时，截面坐标系仅仅与弯矩输出有关。
因为单元模拟一个刚性约束或刚性部件，材料刚度特性不必输入。如果要考虑热膨胀效应，热膨胀系数必须指定。如果分析中要考虑刚性单元的质量，密度必须指定。如果密度指定，ANSYS在单元使用集中质量矩阵。
该单元支持单元生死特性，使用EALIVE和EKILL实现该功能。
节点和单元载荷描述单元载荷。可以在节点上输入温度作为单元体载荷。节点I 温度T(I)，默认值为TUNIF。节点J温度默认值为T(I)。
"MPC184输入概述" 总结了单元的输入数据。"MPC184输出数据" 提供了单元输出的一般描述。
滑块
图184.2: "MPC184滑块约束几何" 显示单元的几何形状和节点位置。单元由三个节点(I，J和K)定义。假设节点I在节点J和K的连线上。
图184.2: "MPC184滑块约束几何
该单元不需要定义材料刚度特性。目前不支持单元生死选项。
MPC184滑块单元输入概要总结了单元输入参数。 MPC184滑块单元输出数据提供单元输出的常用描述。
球铰
图184.2: "MPC184球铰约束几何"显示单元的几何形状和节点位置。单元由二个节点(I，J和K)定义。假设节点二个节点(I和J)具有相同的空间坐标。
图184.2: MPC184球铰约束几何
该单元不必输入材料刚度特性，目前不支持单元生死。
MPC184球铰单元输入概要总结了单元输入参数。 MPC184球铰单元输出数据提供单元输出的常用描述。
链接输入数据
所有MPC184链接单元有一些通用的输入要求。每个链接单元的特殊要求将在相应章节着重显示。
截面定义
每一个链接单元必须有相应的截面定义。使用SECTYPE定义截面类型和子类型。局部坐标系说明
经常在每个节点的局部坐标系定义链接单元的运动约束。使用命令完成。局部坐标系和方向对每种链接单元来说可能会不一样。相应的每个链接单元的输入数据中会注明要求。典型的局部坐标系总是定义在链接单元的第一个节点上。第二个节点的局部坐标系是可选的，如果没有定义它，假定和第一节点的坐标系一致。链接单元二个节点相对运动的旋转分量用Bryant角(或Cardan角)表示，且在局部坐标系下表示。
挡块和限制器
挡块和限制器可以作用在链接单元二个节点之间的相对运动分量上。挡块和限制器将未约束的自由度的变化值限制在一个范围内。可以使用命令SECSTOP指定最大最小值。
锁定器
锁定器也可以作用在链接单元二个节点之间的相对运动分量上。在变形过程中，使用锁定器将链接机构“冻结”在一个希望的构形上。一旦锁定器在相对运动的某个分量上激活，在以下的分析中，该分量将始终保持锁定。使用命令SECLOCK 定义锁定器。
材料特性
刚度和阻尼系数：
线性和非线性刚度和阻尼特性可以添加到链接单元相对运动的未约束的自由度上。线性刚度和线性阻尼值可以使用命令TB,JOIN，并指定TBOPT = STIF 或TBOPT = DAMP来定义一个6x6的弹性矩阵的系数来设定。刚度和阻尼值可以是温度相关的。根据使用的链接单元的不同，刚度和阻尼系数中只有那些正确的系数才参与组装链接单元的单元矩阵。
非线性刚度和阻尼特性使用命令TB,JOIN 和适当的TBOPT选项来设定。在非线性刚度中，相对位移（旋转）和力（力矩）的关系由命令TBDATA来设定。非线性阻尼特性，速度和力的关系用TBDATA命令了设定。(代表性的非线性刚度和阻尼曲线见图184.4: "链接单元的非线性刚度和阻尼特性")。在两个例子中，值可以是温度相关的，用TBTEMP命令单元数据表中的温度。
图184.4 链接单元的非线性刚度和阻尼特性
线性和非线性刚度和阻尼特性可以在每个相对运动分量上单独定义。然而如果线性刚度系数已经在一个相对运动的未约束自由度上指定了，非线性刚度系数就不能在同样的相对运动分量上指定了。阻尼系数也有同样的限制。如果链接单元有一个以上的未约束相对运动自由度(例如，万向联轴器有二个未约束相对运动自由度)，每个未约束相对运动自由度分量可以独立地被指定为线性或者非线性刚度和阻尼特性。
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滞后摩擦行为:
沿着未约束相对运动分量的摩擦行为影响链接的整个力学行为。链接单元的滞后摩擦行为可以用TB,JOIN 和适当的TBOPT选项来设定。相对位移（或转动）与力（力矩）曲线可以通过TBDATA命令设定。力的值必须为正。参见图184.5: "链接单元的滞后摩擦行为"
在有限元分析软件材料的属性设置中，虽未明确要求输入具体单位，但要求所输的单位要协调统一。因此，为了保证计算结果的真实有效性，在有限元计算之前必须要确定一套相应的单位。下表即为有限元分析中常用单位制
在本文中采用ton-mm-s-N-MPa-t/m m这一套单位体系。
常用单位换算 一、长度 1千米(km)=0.621英里(mile) 1米(m)=3.281英尺(ft)=1.094码(yd) 1丝=1忽米=0.01毫米=0.00001米=10微米=0.001厘米 1厘米(cm)=0.394英寸(in) 1埃(A)=10米(m) 1英里(mile)=1.609千米(km) 1英寻(fm)=1.829(m) 1英尺(ft)=0.3048米(m) 1英寸(in)=2.54厘米(cm) 1海里(nmile)=1.852千米(km) 1链=66英尺(ft)=20.1168米 1码(yd)=0.9144米(m) 1密耳(mil)=0.0254毫米(mm) 1英尺(ft)=12英寸(in) 1码(yd)=3英尺(ft) 1杆(rad)=16.5英尺(ft) 1英里(mile)=5280英尺(ft) 1海里(nmile)=1.1516英里(mile) 1英尺=0.9144尺(市尺) 二、面积 1平方公里(km)=100公顷(ha)=247.1英亩(acre)=0.386平方英里(mile) 1平方米(m)=10.764平方英尺(ft) 1公亩(are)=100平方米(m) 1公顷(ha)=10000平方米(m)=2.471英亩(acre) 1平方英里(mile)=2.590平方公里(km) 1英亩(acre)=0.4047公顷(ha)=4.047×10平方公里(km)=4047平方米(m)
1平方英尺(ft)=0.093平方米(m) 1平方英寸(in)=6.452平方厘米(cm) 1平方码(yd)=0.8361平方米(m) 三、体积 1立方米(m3)=1000升(liter)=35.315立方英尺(ft)=6.29桶(bbl) 1立方英尺(ft)=0.0283立方米(m3)=28.317升(liter) 1千立方英尺(mcf)=28.317立方米(m3) 1百万立方英尺(MMcf)=2.8317万立方米(m3) 10亿立方英尺(bcf)=2831.7万立方米(m3) 1万亿立方英尺(tcf)=283.17亿立方米(m3) 1立方英寸(in)=16.3871立方厘米(cm3) 1英亩·英尺=1234立方米(m3) 1桶(bbl)=0.159立方米(m3)=42美加仑(gal) 1美加仑(gal)=3.785升(1) 1美夸脱(qt)=0.946升(1) 1美品脱(pt)=0.473升(1) 1美吉耳(gi)=0.118升(1) 中国古代： 1石（dàn）=10斗（dǒu） 1斛（hú）=本为10斗，后来改为5斗 1斗（dǒu）=10升 1龠(yuè)=0.5合（gě） 1升=10合（gě） 四、质量 1吨(t)=1000千克(kg)=2205磅(lb)=1.102短吨(sh.ton)=0.984长吨(long ton) 1千克(kg)=2.205磅(lb) 1短吨(sh.ton)=0.907吨(t)=2000磅(lb)
Film Coefficient(对流换热系数) 流体与固体表面之间的换热能力，比如说，物体表面与附近空气温差1℃，单位时间单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m^2·℃)。表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大，其表面对流换热系数也愈大。如人处在风速较大的环境中，由于皮肤表面的对流换热系数较大，其散热（或吸热）量也较大。对流换热系数可用经验公式计算，通常用巴兹公式计算 1、详细内容 对流传热系数也称对流换热系数。对流换热系数的基本计算公式由牛顿于1701年提出，又称牛顿冷却定律。牛顿指出，流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比，即： q = h*(tw-t∞) Q = h*A*(tw-t∞)=q*A 式中： q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量，称作热流密度，单位W/m^2； tw、t∞分别为固体表面和流体的温度，单位K； A为壁面面积，单位m^2； Q为面积A上的传热热量，单位W； h称为表面对流传热系数，单位W/(m^2.K)。 2、理论发展 对流换热系数h的物理意义是：当流体与固体表面之间的温度差为1K时，1m*1m壁面面积在每秒所能传递的热量。h的大小反映对流换热的强弱。 如上所述，h与影响换热过程的诸因素有关，并且可以在很大的范围内变化，所以牛顿公式只能看作是传热系数的一个定义式。它既没有揭示影响对流换热的诸因素与h之间的内在联系,也没有给工程计算带来任何实质性的简化，只不过把问题的复杂性转移到传热系数的确定上去了。因此，在工程传热计算中，主要的任务是计算h。计算传热系数的方法主要有实验求解法、数学分析解法和数值分析解法。 影响对流传热强弱的主要因素有： 1. 对流运动成因和流动状态； 2. 流体的物理性质（随种类、温度和压力而变化）； 3. 传热表面的形状、尺寸和相对位置； 4. 流体有无相变（如气态与液态之间的转化）。 3、实例应用 在不同的情况下，传热强度会发生成倍直至成千倍的变化，所以对流换热是一个受许多因素影响且其强度变化幅度又很大的复杂过程。 4、对流换热系数的大致量级： 空气自然对流 5 ～ 25 气体强制对流 20 ～ 100 水的自然对流 200 ～1000 水的强制对流 1000 ～ 15000
有限元法的基本思想及计算步骤 有限元法是把要分析的连续体假想地分割成有限个单元所组成的组合体，简称离散化。这些单元仅在顶角处相互联接，称这些联接点为结点。离散化的组合体与真实弹性体的区别在于：组合体中单元与单元之间的联接除了结点之外再无任何关联。但是这种联接要满足变形协调条件，即不能出现裂缝，也不允许发生重叠。显然，单元之间只能通过结点来传递内力。通过结点来传递的内力称为结点力，作用在结点上的荷载称为结点荷载。当连续体受到外力作用发生变形时，组成它的各个单元也将发生变形，因而各个结点要产生不同程度的位移，这种位移称为结点位移。在有限元中，常以结点位移作为基本未知量。并对每个单元根据分块近似的思想，假设一个简单的函数近似地表示单元内位移的分布规律，再利用力学理论中的变分原理或其他方法，建立结点力与位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程，从而求解结点的位移分量。然后利用插值函数确定单元集合体上的场函数。显然，如果单元满足问题的收敛性要求，那么随着缩小单元的尺寸，增加求解区域内单元的数目，解的近似程度将不断改进，近似解最终将收敛于精确解。 用有限元法求解问题的计算步骤比较繁多，其中最主要的计算步骤为： 1）连续体离散化。首先，应根据连续体的形状选择最能完满地描述连续体形状的单元。常见的单元有：杆单元，梁单元，三角形单元，矩形单元，四边形单元，曲边四边形单元，四面体单元，六面体单元以及曲面六面体单元等等。其次，进行单元划分，单元划分完毕后，要将全部单元和结点按一定顺序编号，每个单元所受的荷载均按静力等效原理移植到结点上，并在位移受约束的结点上根据实际情况设置约束条件。 2）单元分析。所谓单元分析，就是建立各个单元的结点位移和结点力之间的关系式。现以三角形单元为例说明单元分析的过程。如图1所示，三角形有三个结点i，j，m。在平面问题中每个结点有两个位移分量u，v和两个结点力分量F x，F y。三个结点共六个结点位移分量可用列
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)；
1.软件形式： ㈠. SolidWorks的内置形式： ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式： ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式： ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2.使用FEA的一般步骤： FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具，但不是唯一的数值分析工具！其它的数值分析工具还有：有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时，需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要， （即从CAD几何体→FEA几何体），共有下列三法： ▲特征消隐：指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征，如外圆角、圆边、标志等。▲理想化：理想化是更具有积极意义的工作，如将一个薄壁模型用一个平面来代理（注：如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”，COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体）。▲清除：因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具（即SW菜单: Tools→Check…）来检验问题所在，另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉（小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小！但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布，那么此时非常小的内部圆角应该被保留）。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分，包括五个步骤： ▲选择网格种类及定义分析类型（共有静态、热传导、频率…等八种类别）——这时将产生一个FEA算例，左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称； ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择，它不并考虑缺陷和表面条件等因素，与几何模型相比，它有更多的不确定性。 ◇右键单击“实体文件夹”并选择“应用材料到所有”——所有零部件将被赋予相同的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下的某个具体零件文件夹并选择“应用材料到所有实体”——某个零件的所有实体(多实体)将被赋予指定的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下具体零件的某个“Body”并选择“应用材料到实体”——只有
ansys单位制详解 2011-05-24 00:07 （一） 基本量: 长度 mm 质量 tonne 力 N 时间 sec 温度 C 重力 9806.65 mm / 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mm）下输入到Ansys时应为 EX=2e11MPa 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：2.06e11 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
SOLID45 3-D结构实体单元 产品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP ED SOLID45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。 ?非线性分析的收敛性通常远比采用额外位移形状的完全积分要好；即，KEYOPT(1) = 0, KEYOPT(2) = 0。 ?分析结果不会受（由塑性或其它不可压缩材性引起的）体积锁死的影响。 采用均匀缩减积分有以下缺点： ?当采用相同网格进行弹性分析时，结果显然不如完全积分方法精确。 ?采用单层单元时不能很好的得到结构的弯曲特性（例如，一根悬臂梁，受横向集中力，采用单层单元）。建议采用4层单元。 当采用均匀缩减积分选项时（KEYOPT(2) = 1 –这和SOLID185用KEYOPT(2) = 1是一样的），应对总能量 (ETABLE命令，SENE 标识符)和沙漏造成的伪能量 (ETABLE命令，AENE 标识符) 进行比较以检查结果的精度。如果沙漏能与总能量之比小于 5%，结果一般是可以接受的。如果该比值超过5%，则需细化网格。也可以在求解阶段用OUTPR,VENG 命令控制总能量和沙漏能。更多说明见ANSYS理论手册。 可用ISTRESS或者ISFILE命令给单元施加初始应力状态。更多信息参见ANSYS基础分析纸指南中的施加初始应力部分。你也可以用KEYOPT(9) = 1来从用户子程序中读取初应力USTRESS。关于用户子程序的细节，参见《ANSYS UPF 指南》。 在进行几何非线性分析时，可以使用SOLCONTROL,,,INCP 命令来包含压力的影响。在线性特征值屈曲分析中自动包括压力载荷刚度效应。如果需要非对称的压力载荷刚度效应矩阵，使用NROPT,UNSYM 命令。 该单元的输入概要参见"SOLID45 输入数据摘要". 单元输入数据的一般性描述参见单元输入部分。 SOLID45单元输入数据摘要 节点 I，J，K，L，M，N，O，P 自由度 UX，UY，UZ 实常数 HGSTF－沙漏控制因子，仅当KEYOPT(2) = 1时需要设置。 注： 有效值为任意正数，默认为1.0。建议值为1到10之间。 材料参数 EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (或CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP 表面载荷 压力—
第一章实体建模 第一节基本知识 建模在ANSYS系统中包括广义与狭义两层含义，广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型，狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型，保证网格具有合理的单元形状，单元大小密度分布合理，以便施加边界条件和载荷，保证变形后仍具有合理的单元形状，场量分布描述清晰等。 一、实体造型简介 1．建立实体模型的两种途径 ①利用ANSYS自带的实体建模功能创建实体建模： ②利用ANSYS与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。 2．实体建模的三种方式 (1)自底向上的实体建模 由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体，即先定义实体各顶点的关键点，再通过关键点连成线，然后由线组合成面，最后由面组合成体。 (2)自顶向下的实体建模 直接建立最高图元对象，其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。 (3)混合法自底向上和自顶向下的实体建模 可根据个人习惯采用混合法建模，但应该考虑要获得什么样的有限元模型，即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。自由网格划分时，实体模型的建立比较1e单，只要所有的面或体能接合成一体就可以：映射网格划分时，平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。 二、ANSYS的坐标系 ANSYS为用户提供了以下几种坐标系，每种都有其特定的用途。 ①全局坐标系与局部坐标系：用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。 ②显示坐标系：定义了列出或显示几何对象的系统。 ③节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。 ④单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。 1．全局坐标系 全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。在默认状态下，建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS提供了4种全局坐标系：笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y-柱坐标系。4种全局坐标系有相同的原点，且遵循右手定则，它们的坐标系识别号分别为：0是笛卡尔坐标系(cartesian)，1是柱坐标系 (Cyliadrical)，2是球坐标系(Spherical)，5是Y-柱坐标系(Y-aylindrical)，如图2-1所示。
1、1平方里（km2）=100公顷（ha）=247.1英亩（acre）=0.386平方英里（mile2） 2、1平方米（m2）=10.764平方英尺（ft2） 3、1平方英寸（in2）=6.452平方厘米（cm2） 4、1公顷（ha）=10000平方米（m2）=2.471英亩（acre） 5、1英亩（acre）=0.4047公顷（ha）=4.047×10-3平方公里（km2）=4047平方米（m2） 6、1英亩（acre）=0.4047公顷（ha）=4.047×10-3平方公里（km2）=4047平方米（m2） 7、1平方英尺（ft2）=0.093平方米(m2) 8、1平方米（m2）=10.764平方英尺（ft2） 9、1平方码（yd2）=0.8361平方米（m2） 10、1平方英里（mile2）=2.590平方公里（km2） 体积换算 1、1美吉耳（gi）=0.118升（1）1美品脱（pt）=0.473升（1） 2、1美夸脱（qt）=0.946升（1）1美加仑（gal）=3.785升（1） 3、1桶（bbl）=0.159立方米（m3）=42美加仑（gal）1英亩/英尺＝1234立方米（m3） 4、1立方英寸（in3）=16.3871立方厘米（cm3）1英加仑（gal）=4.546升（1） 5、10亿立方英尺（bcf）=2831.7万立方米（m3）1万亿立方英尺（tcf）=283.17亿立方米（m3） 6、1百万立方英尺（MMcf）＝2.8317万立方米（m3）1千立方英尺（mcf）=28.317立方米（m3） 7、1立方英尺（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter） 8、1立方米（m3）=1000升（liter）=35.315立方英尺（ft3）=6.29桶（bbl） 长度换算 1、1千米（km）=0.621英里（mile）1米（m）=3.281英尺（ft）=1.094码（yd） 2、1厘米（cm）=0.394英寸（in）1英寸（in）=2.54厘米（cm） 3、1海里（n mile）=1.852千米（km）1英寻（fm）=1.829（m） 4、1码（yd）=3英尺（ft）1杆（rad）=16.5英尺（ft） 5、1英里（mile）=1.609千米（km）1英尺（ft）=12英寸（in） 6、1英里（mile）=5280英尺（ft）1海里（n mile）=1.1516英里（mile） 质量换算 1、1长吨（long ton）=1.016吨（t）1千克（kg）=2.205磅（lb） 2、1磅（lb）=0.454千克（kg）[常衡] 1盎司（oz）=28.350克(g) 3、1短吨（sh.ton）=0.907吨（t）=2000磅（lb） 4、1吨（t）=1000千克（kg）=2205磅（lb）=1.102短吨（sh.ton）=0.984长吨（long ton） 密度换算 1、1磅/英尺3（lb/ft3）=16.02千克/米3（kg/m3） 2、API度＝141.5/15.5℃时的比重－131.5 1磅/英加仑（lb/gal）=99.776千克/米3（kg/m3） 3、1波美密度（B）＝140/15.5℃时的比重－130 1磅/英寸3（lb/in3）=27679.9千克/米3（kg/m3） 4、1磅/美加仑（lb/gal）=119.826千克/米3（kg/m3） 5、1磅/（石油）桶（lb/bbl）=2.853千克/米3（kg/m3） 6、1千克/米3（kg/m3）=0.001克/厘米3（g/cm3）=0.0624磅/英尺3（lb/ft3） 运动粘度换算 1、1斯（St）=10-4米2/秒（m2/s）=1厘米2/秒（cm2/s） 2、1英尺2/秒（ft2/s）=9.29030×10-2米2/秒（m2/s） 3、1厘斯（cSt）=10-6米2/秒（m2/s）=1毫米2/秒（mm2/s） 4、动力粘度1泊（P）＝0.1帕/秒（Pa/s）1厘泊（cP）=10-3帕/秒（Pa/s）
测量的基本单位 国际单位制基本单位 量单位名称单位符 号 备注 长度米m 米等于氪-86原子的2pe和5ds能级之间跃迁所对应的辐射，在真空 中的1650763.73个波长的长度 质量千克（公 斤） kg千克是质量单位，等于国际千克原器的质量 时间秒s 秒是铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 0 个周期的持续时间 电流安[培]A 安培是一恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两无限长，而圆截面可忽略的平等直导线内，则在此两导线之间产生的和在每米长度上等于2×10-7牛顿 热力学温 度 开[尔文]k热力学温度单位开尔文是水三相点热力学温度的1/273.16 物质的量摩[尔]mol ①摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0.012千克碳-12的原子数目相等 ②在使用摩尔时,基本单元应予指明,可以是原子、分子、离子、电子及其他料子，或是这些粒子的特定组合 发光强度坎[德拉]cd 坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为 540×1012赫兹的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1-683瓦特每球面度 国际单位制辅助单位 平面角弧度rad 弧度是一圆内两条半径之间的平面角，这两条半径在圆周上截取的弧长与半径相等 立体角球面度sr 球面度是一立体角，其顶点位于球心。而它在球面上所截取的面积等于以球半径为边长的正方形面积 国际单位制具有专门名称的导出单位 量单位名称单位符 号 用其他单位 表示的表示 式 用基本单位表示的表示式
频率赫[兹]Hz S-1 力牛[顿]N m·kg·s-2 压强，（压 力），应力 帕[斯卡]Pa N/m2m-1·kg·s-2能，功，热 量 焦[耳]J N·m m2·kg·s-2功率，辐 [射]通量 瓦[特]W J/s m2·kg·s-3电量，电荷库[仑]C s·A 电位（电 势），电压， 电动势 伏[特]V W/A m2·kg·s-3·A-1电容法[拉]F C/V m-2·kg-1·s4·A2电阻欧[姆]ΩV/A m2·kg·s-3·A-2电导西[门子]S A/V m-2·kg-1·s3·A2磁通[量]韦[伯]Wb V·s m2·kg·s-2·A-1磁感应[强 度]，磁通 密度 特[斯拉]T Wb/m2kg·s-2·A-1电感亨[利]H Wb/A m2·kg·s-2·A-2摄氏温度摄氏度℃K 光通[量]流[明]lm cd·sr [光]照度 勒[克斯] lx lm/m2m-2·cd·sr [放射性]活度，（放射性强度）贝可[勒 尔] Bq s-1可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位（GB3100—93）
常用单位换算与常见金属密度表
常用单位换算表
密度表 水的密度： 水在4℃时密度最大，是1.0X10^3kg/m^3，高于或低于这个温度时密度要小一点，但不会小太多，通常的计算可以将其忽略。 材料名称密度(g/cm3) 盐水 1.1>水 1.00>煤油0.8 玻璃 2.60 冰0.92 铅11.30 银10.50 酒精0.79 水银(汞) 13.60 汽油0.75 灰口铸铁 6.60-7.40 软木0.25 白口铸铁7.40-7.70 锌7.10 可锻铸铁7.20-7.40 纯铜材8.90 铜8.90 59、62、65、68黄铜8.50 铁7.86 80、85、90黄铜8.70 铸钢7.80 96黄铜8.80 工业纯铁7.87 59-1、63-3铅黄铜8.50 普通碳素钢7.85 74-3铅黄铜8.70 优质碳素钢7.85 90-1锡黄铜8.80 碳素工具钢7.85 70-1锡黄铜8.54 易切钢7.85 60-1和62-1锡黄铜8.50 锰钢7.81 77-2 铝黄铜8.60 15CrA铬钢7.74 67-2.5、66-6-3-2、60-1-1铝黄铜8.50
20Cr、30Cr、40Cr铬钢7.82 镍黄铜8.50 38CrA铬钢7.80 锰黄铜8.50 铬、钒、镍、钼、锰、硅钢7.85 7-0.2、6.5-0.4、6.5-0.1、4-3锡青铜8.80 纯铝 2.70 5-5-5铸锡青铜8.80 铬镍钨钢7.80 3-12-5铸锡青铜8.69 铬钼铝钢7.65 铸镁 1.80 含钨9高速工具钢8.30 工业纯钛（TA1、TA2、TA3） 4.50 含钨18高速工具钢8.70 超硬铝 2.85 金属类 0.5镉青铜8.90 LT1特殊铝 2.75 0.5铬青铜8.90 工业纯镁 1.74 19-2铝青铜7.60 6-6-3铸锡青铜8.82 9-4、10-3-1.5铝青铜7.50 硅黄铜、镍黄铜、铁黄铜8.50 10-4-4铝青铜7.46 纯镍、阳极镍、电真空镍8.85 高强度合金钢` 7.82 镍铜、镍镁、镍硅合金8.85 轴承钢7.81 镍铬合金8.72 7铝青铜7.80 锌锭（Zn0.1、Zn1、Zn2、
ANASYS有限元计算与材力公式计算结果比较 摘要：基于有限元单元法理论，使用ANASYS软件计算悬臂和两端固定两种梁在简单荷载作用下的位移与应力，并与使用材料力学公式计算的结果作比较，分析误差产生的原因，以加深对有限单元法的理解。 关键词：ANASYS；有限元；材料力学 ANASYS FEM calculation and build formula results Abstract：Based on the theory of finite element method yuan, calculated using software ANASYS cantilever beam and two fixed ends in a simple load of displacement and stress, and the use of the mechanical formula for the results of comparative analysis of the reasons for the error, to deepen the understanding of the finite element method. Key words: ANASYS; finite element method; material mechanics 1.前言 有限单元法是当今工程分析中获得最广泛应用的数值计算方法，其分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适且较简单的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，可以方便地构造有限元模型，分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析等，软件提供了100种以上
ANSYS有限元分析中的单位问题 2008年06月08日星期日 01:07 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。
有限元法分析过程 有限元法分析过程大体可分为：前处理、分析、后处理三大步骤。 对实际的连续体经过离散化后就建立了有限元分析模型，这一过程是有限元的前处理过程。在这一阶段，要构造计算对象的几何模型，要划分有限元网格，要生成有限元分析的输入数据，这一步是有限元分析的关键。 有限元分析过程主要包括：单元分析、整体分析、载荷移置、引入约束、求解约束方程等过程。这一过程是有限元分析的核心部分，有限元理论主要体现在这一过程中。 有限元法包括三类：有限元位移法、有限元力法、有限元混合法。 在有限元位移法中，选节点位移作为基本未知量； 在有限元力法中，选节点力作为未知量； 在有限元混合法中，选一部分基本未知量为节点位移，另一部分基本未知量为节点力。 有限元位移法计算过程的系统性、规律性强，特别适宜于编程求解。一般除板壳问题的有限元应用一定量的混合法外，其余全部采用有限元位移法。因此，一般不做特别声明，有限元法指的是有限元位移法。 有限元分析的后处理主要包括对计算结果的加工处理、编辑组织和图形表示三个方面。它可以把有限元分析得到的数据，进一步转换为设计人员直接需要的信息，如应力分布状态、结构变形状态等，并且绘成直观的图形，从而帮助设计人员迅速的评价和校核设计方案。 附：FELAC 2.0软件简介 FELAC 2.0采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言，它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式，非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式，并由生成器解释产生完整的并行有限元计算C程序。 FELAC 2.0的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后，就可以得到所有有限元计算的程序代码，包含串行程序和并行程序。该系统采用一种语言(有限元语言)和四种技术(对象技术、组件技术、公式库技术生成器技术)开发而成。并且基于FELAC 1.0的用户界面，新版本扩充了工作目录中右键编译功能、命令终端输入功能，并且丰
常用法定计量单位换算表 我国的法定计量单位（以下简称法定单位）包括： 1.国际单位制的基本单位； 2.国际单位制的辅助单位； 3.国际单位制中具有专门名称的导出单位； 4.国家选定的非国际单位制单位； 5.由以上单位构成的组合形式的单位； 6.由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。 国际单位制中具有专门名称的导出单位 量的名称单位名称单位符号其它表示式例频率赫[兹] Hz s-1 力、重力牛[顿] N kgm/s2 压力、压强、应力帕[斯卡] Pa N/m2 能量、功、热焦[耳] J Nm 功率、辐射通量瓦[特] W J/s 电荷量库[仑] C As 电位、电压、电动势伏[特] V W/A 电容法[拉] F C/V 电阻欧[姆] S V/A 电导西[门子] Wb A/V 磁通量韦[伯] T Vs 磁通量密度、磁感应强度特[斯拉] H Wb/m2 电感亨[利] C Wb/A 摄氏温度摄氏度1m cdsr 光通量流[明] 1x 1m/ m2 光照度勒[克斯] Bq s-1
放射性活度贝可[勒尔] Gy J/kg 吸收剂量戈[瑞] Sv J/kg 剂量当量希[沃特] 国家选定的非国际单位制单位 量 的名称单位名 称 单位符号换算关系和说明 时间分 [小] 时天 （日） min h d 1min=60s 1h=60min=3600s 1d=24h=86400s 平面角[角]秒 [角] 分度 (″) (′) (°) 1″=( π/640800)rad (π为圆周率) 1′=60″=(π/10800)rad 1°=60′= （π/180）rad 旋 转 速 度 转每分 r/min 1r/min=(1/60)s-1 长 度 海里n mile 1n mile=1852m (只用于航行) 速度节kn 1kn=1n mile/h =(1852/3600)m/s (只用于航 行) 质量吨原 子质量 单位 t u 1t=103kg1u≈×10-27kg 体 积 升L,(1) 1L=1dm3=10-3m3 能电子伏 eV 1eV≈×10-19J 级 差 分贝dB 线密度特[克 斯] tex 1tex=1g/km
有限元分析中的单位问题 葛颂（浙江大学化机所） 2004年11月版 摘要： 本文在前人基础上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、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。 1 基本物理量采用如下单位制：
各种单位制常用单位换算 长度 1 m = 3.2808 ft = 39.37 in 1 ft = 1 2 in =0.3408 m 1 in = 2.54 cm 1 mile = 5280 ft = 1.6093×103 m 质量 1 kg = 1000 g = 2.2046 lb =6.852×10-2 slug 1 lb = 0.45359 kg = 3.10801×10- 2 slug 1 slug = 1 lbf·s2/ft = 32.174 lb = 14.594 kg 时间 1 h = 3600 s = 60 min 1 ms = 10- 2 s 1 us = 10-6 s 力 1 N = 1 kg·m/s2 = 0.102 kgf = 0.2248 lbf 1 dyn = 1 g·cm/s 2 =10-5 N 1 lbf = 4.448×105 dyn = 4.448 N = 0.4536 kgf 1 kgf = 9.8 N =2.2046 lbf = 9.8×105 dyn = 9.8 kg·m/s2 能量 1 J = 1 kg·m2/s2 = 0.102 kgf·m = 0.2389×10-3 kcal = 1 N·m 1 Btu = 778.16 ft·lbf = 25 2 cal =1055.0 J 1KW=3340BTU/H 1 kcal = 4186 J = 427. 2 kgf·m = 3.09 ft·lbf 1 ft·lbf = 1.3558 J = 3.24×10-4 kcal = 0.1383 kgf·m 1 erg = 1 g·cm2/s 2 = 10-7 J 1 eV = 1.602×10-19 J 1 kJ = 0.9478 Btu = 0.2388 kacl 功率 1 W = 1 kg·m2/s2 = 1 J/s = 0.9478 Btu/s = 0.2388 kcal/s 1 Kw = 1000W = 341 2 Btu/h = 859.9 kcal/h = 1 kJ/s 1 hp = 0.746 Kw = 2545 Btu/h = 550 ft·lbf/s 1 马力=75 kgf·m/s = 735.5 W = 2509 Btu/h = 542.3 ft·lbf/s 压力 1 atm = 760 mmHg = 101325 N/m2 = 1.0333 kgf/cm2 = 14.6959 lbf/in2 = 1.03323 at 1 bar = 105 N/m 2 = 1.0197 kgf/cm2 = 750.06 mmHg = 14.5038 lbf/in2 1 kgf/cm 2 = 735.6 mmHg = 9.80665×104 N/m2 =14.223 3 lbf/in2 1 Pa =1 N/m2= 10-5bar = 750.06×10-5mmHg =10.1974×10-5mH2O = 1.01972×10-5at =0.98692×10-5atm 1 mmHg = 1.3595×10-3 kgf/cm 2 = 0.01934 lbf/in2 = 1 Torr =133. 3 Pa 1 mmH2O = 1 kgf/m 2 = 9.81 Pa 比热容 1 kJ/(kg·K) = 0.23885 kcal/(kg·K) = 0.2388 Btu/(lb·°R) 1 kcal/(kg·K) = 4.1868 kJ/(kg·K) = 1 Btu/(lb·°R) 1 Btu/(lb·°R) = 4.1868 kJ/(kg·K) = 1 kcal/(kg·K) 比体积 1 m3/kg = 16.0185 ft3/lb 1 ft3/lb = 0.062428 m3/kg 温度t/℃=T/K-273.15 t F =9t/(5℃)+32 = 9T/(5K)-459.67 1 °R=(5/9)K 常用物理常数 阿伏加德罗数N A = 6.022×1023 mol-1 玻尔兹曼常数k = 1.380×10-23 J/K 普朗克常数h = 6.626×10-34 J·s