單位制統(tǒng)一的案例
有限元分析那點事——單位制
剛接觸有限元分析的小伙伴，時常由于單位制的問題，導致計算結(jié)果異常，卻一時找不到問題的原因u。其實，對于新手甚至是老司機，一不小心就會被“單位制統(tǒng)一”的要求戲弄一下。因為傳統(tǒng)通用商軟沒有單位制符號，如ANSYS、ABAQUS、nastran、optistruct、dyna等。
那么，如何在模型設(shè)置時，避免單位制混亂的問題呢？
根據(jù)本人經(jīng)驗，只有徹底明白“單位制統(tǒng)一”的含義及常見單位的換算關(guān)系，才能形成單位統(tǒng)一的潛意識。對于一般結(jié)構(gòu)分析，要明白基本物理量和導出物理量。時間、長度、質(zhì)量基本量，密度、力、強度、速度、加速度等都是導出物理量。所謂“單位制統(tǒng)一”，就是說我們的基本量要和導出量之間單位制統(tǒng)一，基本量之間是可以相互獨立的。
商軟一般需要定義幾個物理量，密度、彈性模量、初速度、求解時間等，前三個都是導出量，當我們設(shè)置數(shù)據(jù)時，已潛在的定義了基本量的單位制。例如，你輸入鋼的彈性模量為2.1e5。鋼彈性模量的在國際單位制下是2.1e11Pa。你輸入2.1e5，所以等效單位是MPa，用基本物理量表述是(噸/（毫米*平方秒）)，所以對應的密度單位是(噸/立方毫米），輸入應該是7.8e-9。如果鋼彈性模量輸入的是210，等效單位是GPa，用基本物理量表述是(千克/（毫米*平方毫秒）)，所以對應的密度單位是(千克/立方毫米），輸入應該是7.8e-6。其余的物理量都要相應的統(tǒng)一。
所以說，對于有量綱的物理參數(shù)，輸入不同量級的值，就默認了不同的單位制。初學者明白了這一點，后續(xù)的問題就是單位制轉(zhuǎn)換了。
展開 （公益貼）一文輕松掌握ANSYS/ls-dyna中材料單位制問題及單位制任意更換
在進行數(shù)值模型建立的過程中，大家首先會想我建模應該用什么單位制，材料單位制怎么確定，對于剛開始學有限元軟件的同學而言是一個比較頭疼的問題，我初學時也一樣，熟悉后就會對單位制會特別敏感，單位不統(tǒng)一就很快能發(fā)現(xiàn)。基于這個問題，本文詳細給大家梳理ls-dyna中單位制的選擇原理，并教大家如何任意更換模型的單位制。常用單位制表如下。
1.確定模型分析類型，采用的材料本構(gòu)的類型。
對于所有模型而言，所有單位制其實都可以使用，前提是單位換算正確。但是對于金屬材料，其中存在溫度、比熱容等參數(shù)，大部分學者文獻常用的是mm ms kg GPa或mm s ton MPa單位。而對于爆炸沖擊、侵徹等案例來講，g cm Mbar（10的11次方pa）是文獻中常用的單位制，單位制的選擇基本上是看現(xiàn)有的案例中哪套用的多，我們就選哪套，這樣在引用參數(shù)的時候就不需要進行單位換算，避免計算出錯，如果計算過程中出現(xiàn)計算模型消失、計算時間加長、計算云圖沒反應大概率是單位制不統(tǒng)一的問題。
2.模型建立時單位制選擇
軟件中是沒有選項去要求用哪套單位制，單位制在心中統(tǒng)一使用就行。比如模型實際長3.45m，這種小數(shù)點多的尺寸模型，我會選擇mm去建模，在模型中輸入3450就可以，寬1.52m就輸入1520。對于建模及網(wǎng)格劃分過程中而言，長度單位制可以選擇自己熟悉的、方便建模的那套，建模過程中不用糾結(jié)單位制是哪套，因為后期生成k文件后可以任意修改單位制。
3.模型單位制的確定
拿到一個案例k文件，如何去馬上確定模型是采用的哪套單位制。首先拿尺子量一下模型的尺寸，如下圖所示。
a．這是一個掏槽爆破局部模型，量出來是345，是不會顯示單位的，如果了解這個案例，可以馬上知道實際尺寸為3.45m，那么此刻模型的長度單位制就是（345）cm。
展開 abaqus材料庫+單位制自動換算
ABAQUS基礎(chǔ)材料庫_POLARIS_MAT_BASE.zip
文件來源：星辰北極星團隊
今天解決了三天沒能解決的abaqus的問題，之前仿真一直錯誤是因為單位制沒統(tǒng)一，都是當時B站學的時候太草率了，我應該從基礎(chǔ)開始一點點學的。。。。。
但是換算單位制的問題還是沒搞明白，我個懶人也不是很想弄，于是從網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了一篇文章。
以下為文章地址
https://mp.weixin.qq.com/s/f5JiD1MGHaTdpfbh3Rb7-w
作者創(chuàng)作了一個插件，可以直接換算單位制。作者是星辰北極星團隊，文章中免費提供了插件的使用方法和下載路徑。還有一篇關(guān)于單位制知識的文章。插件可以解決我們這些菜狗不會換算的問題，在此深深表示感謝。
這個是星辰北極星團隊的b站號：https://space.bilibili.com/294793864 這個是他的介紹單位制換算的視頻：https://www.bilibili.com/video/BV19A411n7nZ?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=148372426dd01bdd2cf3bd70a6207813 再次膜拜大佬
展開 PATRAN有限元分析的單位制
PATRAN等有限元分析過程中，非常需要注意的一點就是“單位制要協(xié)調(diào)統(tǒng)一”，有限元軟件是支持多套單位制體系的，下圖是常用的單位制，其中第二種是最常用的，也適用于ABAQUS、ANASYS等其它有限元軟件。
關(guān)于有限元的單位制
在手工計算時，由于計算過程中可以隨意進行單位的轉(zhuǎn)換，因此不必強調(diào)單位的統(tǒng)一或協(xié)調(diào)。
在使用通用軟件進行計算時，由于計算過程中一般不進行單位的轉(zhuǎn)換，因此要求在一個題目的計算過程中，不同物理量的單位之間必須協(xié)調(diào)或者說單位制要統(tǒng)一。其含義是指 primmary 物理量的單位和由其導出的其它物理量的單位必須協(xié)調(diào)或者說統(tǒng)一。
對于結(jié)構(gòu)分析，這里的 primmary 物理量只有三個，即：長度、質(zhì)量和時間，對于熱問題，還應加上溫度，其它類型問題可能還有相應的 primmary 物理量；其余物理量的單位必須由這些 primmary 物理量的單位導出，而不能人為規(guī)定。
展開 abaqus單位統(tǒng)一
abaqus單位統(tǒng)一
Adams和hypermesh的單位統(tǒng)一（剛?cè)狁詈希?/span>
hypermesh的單位需要使用者自己去統(tǒng)一量化，導入模型后需要自己測量確定，面板中Geom—distance—左側(cè)two points，我以mmks單位為例，幾何模型擴大1000倍。 材料屬性的賦予也要注意單位的統(tǒng)一，如圖，楊氏模量為2.07e+5Newton/mm**2，泊松比為0.29，密度為7.8e-6kg/mm**3，與Adams的單位統(tǒng)一（如圖）。
Ansys單位統(tǒng)一和總結(jié)（原創(chuàng)）
單位正解（本人在百度空間里發(fā)過此帖）
只要保證輸入的所有數(shù)據(jù)的單位都是正在使用的同一套單位制里的單位即可。
所有的單位基本上都與長度和力有關(guān)，因此可由長度、力和時間（秒）的量綱推出其它的量綱，下面列出常用輸入數(shù)據(jù)的量綱關(guān)系：
面積＝長度^2
體積＝長度^3
慣性矩＝長度^4
應力＝力/長度^2
彈性模量，剪切模量＝力/長度^2
集中力＝力
線分布力＝力/長度
面分布力＝力/長度^2
彎矩＝力×長度
重量＝力
容重＝力/長度^3
質(zhì)量＝重量/重力加速度＝力×秒^2/長度
重力加速度＝長度/秒^2
密度＝容重/重力加速度＝力×秒^2/長度^4
例如長度單位為mm，力單位為N，時間為秒時，得出的一套單位如下：
1.質(zhì)量 ＝重量/重力加速度＝力×秒^2 /長度
把m轉(zhuǎn)成毫米得：N×秒^2/mm＝10^3×N×秒^2/m＝10^3×kg＝Ton（噸）
2.應力 ＝力/長度^2
N/mm^2=
10^6*N/m^2＝10^6*Pa=MPa
3.彈性模量，剪切模量＝力/長度^2
N/mm^2=
10^6*N/m^2＝10^6*Pa=MPa
4.密度＝容重/重力加速度＝力×秒^2/長度^4
N×秒^2/mm^4＝10^12×N×秒^2/m^4
由于密度通用為kg/m^3, N=kg*m/秒.^2
N×秒^2/mm^4＝10^12×N×秒^2/m^4=10^12*kg/m^3=噸/mm^3
所以輸入密度時，就應該把kg/m^3,換成多少噸/mm^3 ！！
5.
重力加速度＝長度/秒^2=9800mm/秒.^2
展開 LS-DYNA中的操作及設(shè)置（一）（精度控制，單位制，截面，雙精度）
二、統(tǒng)一單位制（Consistent units）
在LS-DYNA中需要設(shè)置統(tǒng)一的單位制：
1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit
1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^2
1 density unit = 1 mass unit / (1 length unit)^3
下表給出了一些常用單位制以及鋼的密度和彈性模量作為參考，其中GRAVITY是重力加速度。
MPH：英里每小時；KMPH：公里每小時
三、截面（Cross section）
一個模型的截面由一個節(jié)點集合以及一個或多個單元集合組成，單獨的節(jié)點集或單元集都無法構(gòu)成截面。一個準確的截面包括定義切割面的節(jié)點以及位于切割面上和切割面一側(cè)的可變形單元。剛體單元對截面沒有貢獻，所以截面只包括變形體單元。
當用戶使用*DATABASE_CROSS_SECTION_PLANE中的PLANE選項進行截面的定義時，LS-DYNA 程序會選擇構(gòu)成截面的節(jié)點和單元，并輸出到D3HSP文件中以interface definition開頭的字段中。
*DADABASE_SECFORC給定了截面力和力矩的輸出時間間隔，并可以在全局坐標系或者以某一剛體或加速度傳感器為基準的局部坐標系中輸出。
除此之外，還可以在LS-PREPOST中利用SPLANE選項來定義截面并獲得截面上的力和力矩，此時截面是固定在空間中的。
展開 單位制
單位
Table 2–1 Consistent units.
LS-DYNA單位制
LS-DYNA單位制
Abaqus單位制轉(zhuǎn)換插件
抽空制作了一個abaqus單位制轉(zhuǎn)換插件，歡迎大家下載使用，如果錯誤請留言或者發(fā)送郵件聯(lián)系我。
目前是只支持米轉(zhuǎn)化為毫米和微米單位制。
其他轉(zhuǎn)換方式看時間，后續(xù)可能會增強。
壓縮包解壓到c盤-用戶-abaqusPlugin文件夾，打開abaqus之后選擇Plugin下拉菜單，找到AbaqusUnits點開即可使用。
聲明：不對結(jié)果負責，請自行甄別核對。
網(wǎng)盤鏈接（若失效請后臺留言索取）
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1aesB4HOYRtafR-xNtQvCVg
提取碼：g2rs
單位制
MASS
LENGTH
TIME
FORCE
STRESS
ENERGY
DENSITY
YOUNG’s
Velocity (56.3KMPH)
GRAVITY
kg
m
s
N
Pa
Joule
7.83E+03
2.07E+11
15.65
9.806
kg
cm
s
1.e-02N
7.83E-03
2.07E+09
1.56E+03
9.81E+02
kg
cm
ms
1.e+04N
7.83E-03
2.07E+03
1.56
9.81E-04
kg
cm
us
1.e+10N
7.83E-03
2.07E-03
1.56E-03
9.81E-10
kg
mm
ms
KN
GPa
KN-mm
7.83E-06
2.07E+02
15.65
9.81E-03
gm
cm
s
dyne
dy/cm2
erg
7.83E+00
2.07E+12
1.56E+03
9.81E+02
gm
cm
us
1.e+07N
Mbar
1.e7Ncm
7.83E+00
2.07E+00
1.56E-03
9.81E-10
gm
mm
s
1.e-06N
Pa
7.83E-03
2.07E+11
1.56E+04
9.81E
展開 ANSYS中有關(guān)單位制的對應詳情。
ANSYS中有關(guān)單位制的對應詳情。
ansys/ls-dyna 單位制的轉(zhuǎn)換
ansys/ls-dyna 單位制的轉(zhuǎn)換
單位轉(zhuǎn)換.pdf
單位制.docx
