单位问题是有限元分析中最基础也最容易出错的问题之一。很多初学者甚至有经验的工程师都在单位上栽过跟头,因为ANSYS这类有限元软件本身是不识别单位的,你输入的数值它就当纯数算,单位要用户自己统一。如果单位不统一,算出来的结果可能差好几个数量级,完全不能用。单位问题说简单也简单,就是统一就行,但说容易错也真的容易错,因为涉及到的量很多,长度、力、质量、时间、温度、能量等等,一个没注意就错了。本文将详细介绍有限元分析中的单位问题,包括常用的单位制、单位一致性检查、单位换算、ANSYS中的单位设置,以及避免单位错误的方法,帮助大家彻底搞清楚单位问题,少踩坑。
一、单位问题概述
1. 为什么单位很重要
基础中的基础。
为什么重要:
- 有限元软件本身不识别单位
- 你输入10,它不知道是10米还是10毫米
- 所有的量都是纯数值
- 单位要用户自己保证统一
- 单位错了,结果就全错了
- 而且可能错得很离谱,差好几个数量级
常见的单位错误:
- 长度用毫米,力用牛,结果应力单位不对
- 密度单位搞错,导致质量、惯性都错
- 英制和公制混用
- 时间单位搞错,动力学分析错
- 温度单位搞错,热分析错
- 等等,非常多
单位错误的后果:
- 结果完全不对,不能用
- 有时候错得很隐蔽,不容易发现
- 可能导致设计错误,出大问题
- 所以单位问题一定要重视
- 从一开始就养成好习惯
2. 软件为什么不自动处理单位
为什么要用户自己来。
原因:
- 有限元软件是通用的
- 什么领域都能用,结构、流体、热、电磁等等
- 单位制也很多,公制、英制、各种工程单位
- 软件没法预设所有情况
- 而且数值计算本身就是纯数运算
- 所以单位交给用户自己统一
- 这样也更灵活
这就要求:
- 用户自己要清楚每个量的单位
- 所有量的单位要在同一个单位制里
- 要会检查单位一致性
- 要会换算单位
- 这是有限元分析的基本功
3. 单位一致性原则
核心原则。
什么是单位一致性:
- 所有输入的物理量,单位都要在同一个单位制里
- 不能有的用米有的用毫米
- 不能有的用公斤有的用吨
- 要互相匹配
- 这样算出来的结果单位才是对的
怎么保证一致:
- 选一套单位制
- 所有的量都转换成这套单位制的单位
- 然后再输入软件
- 输出的结果也是这套单位制的单位
- 自己心里清楚就行
简单说就是:
- 进的单位统一,出的单位就对
- 进的单位乱,出的单位就错
- 就这么简单
- 但做起来容易粗心
二、常用的单位制
1. 国际单位制SI
最标准的。
基本量:
- 长度:米 m
- 质量:千克 kg
- 时间:秒 s
- 温度:开尔文 K 或者摄氏度 ℃
- 电流:安培 A
- 物质的量:摩尔 mol
- 发光强度:坎德拉 cd
常用的导出量:
- 力:牛顿 N = kg·m/s²
- 应力/压强:帕斯卡 Pa = N/m² = kg/(m·s²)
- 能量/功:焦耳 J = N·m = kg·m²/s²
- 功率:瓦特 W = J/s
- 密度:kg/m³
- 速度:m/s
- 加速度:m/s²
- 等等
优点:
- 标准,国际通用
- 不容易搞错
- 物理公式直接用,不用加系数
缺点:
- 工程上很多时候用米太大了
- 比如机械零件,用毫米更方便
- 应力用Pa太小了,数值很大
- 所以工程上常用其他单位制
2. 毫米-吨-秒制mm-t-s
工程上常用的。
基本量:
- 长度:毫米 mm
- 质量:吨 t
- 时间:秒 s
- 温度:℃ 或者 K
为什么这么配:
- 因为力的单位刚好是牛 N
- 1 N = 1 t·mm/s²
- 对吗?我们来推一下:
- 1 t = 1000 kg
- 1 mm = 0.001 m
- 1 t·mm/s² = 1000 kg × 0.001 m / s² = 1 kg·m/s² = 1 N
- 对的,刚好是1牛
- 所以应力的单位就是 N/mm²,也就是 MPa
- 这对机械工程很方便,因为应力一般就是几十到几百MPa,数值大小合适
常用的导出量:
- 力:牛 N = t·mm/s²
- 应力:MPa = N/mm² = t/(mm·s²)
- 密度:t/mm³?不对,太小了,一般是 7.85e-9 t/mm³ 这样,其实也可以用 kg/mm³?不对,要统一
- 等一下,密度的单位:质量/体积 = t / mm³
- 钢的密度是 7850 kg/m³ = 7.85 t/m³ = 7.85e-9 t/mm³
- 对的,因为 1 m³ = 1e9 mm³
- 所以钢的密度在mm-t-s制里是 7.85e-9 t/mm³
- 这个数值很小,容易搞错,是个易错点
优点:
- 长度用毫米,机械零件方便
- 应力是MPa,数值大小合适
- 力是牛,也常用
- 机械工程很常用
缺点:
- 密度数值很小,容易错
- 质量是吨,可能不习惯
- 要注意各个量的匹配
3. 厘米-克-秒制cgs
另一种。
基本量:
- 长度:厘米 cm
- 质量:克 g
- 时间:秒 s
导出量:
- 力:达因 dyn = g·cm/s²
- 1 N = 1e5 dyn
- 应力:dyn/cm² = 0.1 Pa
- 等等
特点:
- 以前用得多
- 现在工程上用得少了
- 一些学科可能还在用
- 了解一下就行
4. 英制单位
英制的。
常见的英制单位:
- 长度:英寸 in、英尺 ft
- 力:磅力 lbf
- 质量:磅质量 lbm、slug
- 时间:秒 s
- 温度:华氏度 ℉ 或者兰金 R
注意:
- 英制里力和质量都叫磅,容易搞混
- 磅力lbf和磅质量lbm不是一回事
- 1 lbf = 32.2 lbm·ft/s²
- 也就是g_c = 32.2 lbm·ft/(lbf·s²)
- 这个很容易搞错
- 英制单位问题更多,更要小心
常用的英制单位制:
- 英尺-磅力-秒制 ft-lbf-s
- 英寸-磅力-秒制 in-lbf-s
- 等等
- 质量单位要注意,用slug还是lbm
英制的密度:
- 比如钢的密度大概是 490 lbf/ft³?不对,那是重度
- 质量密度大概是 15.2 slug/ft³
- 或者 490 lbm/ft³
- 要分清楚质量密度和重量密度
- 很容易错
5. 怎么选单位制
选哪个。
选择原则:
- 选一套,坚持用,不要混
- 方便自己,数值大小合适
- 和图纸、材料数据的单位一致,减少换算
- 不容易出错
一般建议:
- 做大型结构、建筑的,用米的多,SI制
- 做机械、零件的,用毫米的多,mm-t-s制
- 做流体的,根据情况
- 做热的,温度注意是℃还是K
- 英制的话要特别小心
三、单位一致性检查
1. 基本量和导出量的关系
怎么推单位。
方法:
- 从物理公式出发
- 把基本量的单位代进去
- 就能得到导出量的单位
- 这样就不会错
比如力:
- 牛顿第二定律:F = m·a
- 力的单位 = 质量单位 × 加速度单位
- 加速度是长度/时间²
- 所以力的单位 = 质量单位 × 长度单位 / 时间单位²
比如应力:
- 应力 = 力 / 面积
- 面积是长度²
- 所以应力单位 = 力单位 / 长度单位²
- 或者代入力的单位:质量单位 / (长度单位 × 时间单位²)
比如密度:
- 密度 = 质量 / 体积
- 体积是长度³
- 所以密度单位 = 质量单位 / 长度单位³
比如能量:
- 能量 = 力 × 长度
- 所以能量单位 = 力单位 × 长度单位
- 或者 质量单位 × 长度单位² / 时间单位²
这样推一遍,各个量的单位就清楚了,不容易错。
2. 常用单位制的对应关系
列出来方便查。
SI制(m-kg-s):
- 长度:m
- 质量:kg
- 时间:s
- 力:N = kg·m/s²
- 应力:Pa = N/m² = kg/(m·s²)
- 密度:kg/m³
- 能量:J = N·m = kg·m²/s²
- 速度:m/s
- 加速度:m/s²
mm-t-s制:
- 长度:mm
- 质量:t
- 时间:s
- 力:N = t·mm/s²
- 应力:MPa = N/mm² = t/(mm·s²)
- 密度:t/mm³
- 能量:N·mm = mJ?不对,N·mm = 1e-3 J,也就是毫焦
- 速度:mm/s
- 加速度:mm/s²
验证一下钢的密度:
- SI制:7850 kg/m³
- mm-t-s制:7850 kg/m³ = 7.85 t/m³ = 7.85 t / (1000 mm)³ = 7.85 t / 1e9 mm³ = 7.85e-9 t/mm³
- 对的,这个数很小,要注意
再验证重力加速度:
- SI制:9.81 m/s²
- mm-t-s制:9.81 m/s² = 9810 mm/s²
- 对的
3. 量纲分析
更一般的方法。
什么是量纲:
- 量纲是物理量的基本属性
- 比如长度量纲[L],质量[M],时间[T]
- 所有力学量都可以用这三个基本量纲表示
- 量纲和单位类似,但更抽象
比如:
- 速度:[L][T]⁻¹
- 加速度:[L][T]⁻²
- 力:[M][L][T]⁻²
- 应力:[M][L]⁻¹[T]⁻²
- 密度:[M][L]⁻³
- 能量:[M][L]²[T]⁻²
量纲一致性:
- 物理方程两边的量纲要一样
- 不能把长度和质量加起来
- 同量纲的才能加减
- 乘除的话量纲也跟着乘除
量纲分析的用处:
- 检查公式对不对
- 检查单位对不对
- 推导关系式
- 无量纲化
- 等等
4. 怎么检查单位对不对
自查方法。
方法一:用简单问题验证
- 比如一个简单的拉杆
- 自己手算一下应力
- 然后用软件算
- 看结果对不对得上
- 对得上说明单位基本没问题
- 对不上就肯定哪里错了
方法二:量纲检查
- 把各个量的单位代进公式里
- 看结果的单位对不对
- 比如应力,算出来的单位应该是力/面积
- 如果不对就有问题
方法三:检查常用材料参数
- 比如钢的弹性模量
- SI制是2e11 Pa,也就是200GPa
- mm-t-s制是2e5 MPa,也就是200000MPa
- 如果你输入的弹性模量数值不对,肯定单位错了
- 钢的密度、泊松比这些也可以用来检查
方法四:检查反作用力
- 反作用力应该和外载荷平衡
- 大小差不多
- 如果差很多,可能单位错了
- 或者模型错了
四、单位换算
1. 长度换算
最基本的。
常用长度换算:
- 1 m = 1000 mm = 100 cm
- 1 in = 25.4 mm
- 1 ft = 12 in = 304.8 mm
- 等等
注意:
- 长度是一次方的,换算简单
- 但面积是二次方,体积是三次方
- 换算的时候要注意平方和立方
- 很多人在这里错
比如面积:
- 1 m² = (1000 mm)² = 1e6 mm²
- 不是1000倍,是1e6倍
- 差三个数量级
比如体积:
- 1 m³ = (1000 mm)³ = 1e9 mm³
- 是1e9倍,差九个数量级
- 密度换算的时候就要用到
- 很容易搞错
2. 力的换算
力的单位。
常用力的换算:
- 1 N = 0.10197 kgf 千克力
- 1 kgf = 9.80665 N
- 1 lbf ≈ 4.448 N
- 1 tonf 吨力 = 9806.65 N
- 等等
注意:
- 千克力kgf是工程上常用的
- 但不是SI单位
- 要注意区分质量和力
- 1千克质量的物体,重力是1千克力
- 但F=ma,质量和力不是一回事
3. 应力/压强换算
应力的单位。
常用换算:
- 1 Pa = 1 N/m²
- 1 MPa = 1 N/mm² = 1e6 Pa
- 1 GPa = 1000 MPa
- 1 psi ≈ 6894.76 Pa ≈ 0.006895 MPa
- 1 ksi = 1000 psi ≈ 6.895 MPa
- 1 bar = 1e5 Pa = 0.1 MPa
- 1 atm 标准大气压 ≈ 0.101325 MPa
注意:
- MPa和N/mm²是相等的,这个很常用
- 1 MPa = 1 N/mm²
- 对吗?1 Pa = 1 N/m²,1 MPa = 1e6 N/m² = 1e6 N / (1000 mm)² = 1e6 N / 1e6 mm² = 1 N/mm²
- 对的,刚好相等
- 所以用mm单位的话,应力算出来就是MPa,很方便
4. 密度换算
密度容易错。
为什么容易错:
- 密度是质量/体积
- 体积是长度的三次方
- 换算的时候是三次方的关系
- 很多人只换一次,就错了
例子:钢的密度
- SI制:7850 kg/m³
- 换算成 mm-t-s制:
- 7850 kg = 7.85 t
- 1 m³ = (1000 mm)³ = 1e9 mm³
- 所以 7850 kg/m³ = 7.85 t / 1e9 mm³ = 7.85e-9 t/mm³
- 对的,是7.85乘以10的负9次方
- 这个数很小,很容易输错,比如输成7.85e-6就差1000倍了
再比如英制的密度:
- 钢的密度大概 490 lbm/ft³
- 或者 15.2 slug/ft³
- 要注意是质量密度还是重量密度
- 重量密度的话是 490 lbf/ft³,那是重度
- 质量密度的话,用slug的话是 490/32.2 ≈ 15.2 slug/ft³
- 很容易搞混
5. 其他量的换算
还有很多。
比如速度:
- 1 m/s = 3.6 km/h
- 1 in/s = 0.0254 m/s
- 等等
比如加速度:
- 1 g = 9.81 m/s² = 9810 mm/s² = 32.2 ft/s²
- 这个很常用
比如能量:
- 1 J = 1 N·m
- 1 cal 卡路里 ≈ 4.186 J
- 1 kWh = 3.6e6 J
- 等等
比如温度:
- 摄氏度℃和开尔文K的换算:K = ℃ + 273.15
- 华氏度℉和摄氏度℃的换算:℃ = (℉ - 32) × 5/9
- 注意温度差的话,1℃的差等于1K的差,1℉的差等于5/9℃的差
- 热分析里要注意是绝对温度还是温度差
五、ANSYS中的单位设置
1. ANSYS的单位特点
先了解一下。
特点:
- ANSYS本身不识别单位
- 所有输入都是纯数值
- 你输入什么数,它就用什么数算
- 单位完全由用户自己保证
- 输出的结果也是对应单位制的
- 它不会帮你换算,也不会提醒你错了
/UNITS命令:
- 经典界面里有个/UNITS命令
- 可以标记一下用的什么单位制
- 但只是标记,给后续操作或者其他软件看的
- 它不会自动帮你换算
- 也不会检查你输入的对不对
- 只是个标签而已
- 很多人以为设了/UNITS就自动处理单位了,其实不是
Workbench里的单位:
- Workbench里可以选单位系统
- 看起来好像有单位了
- 但其实也是帮你标记和显示
- 输入的时候要注意单位
- 它会显示单位,但数值还是你自己输
- 如果你选错了单位系统,或者输入的时候没注意,还是会错
- 比经典界面友好一点,但也不能掉以轻心
2. 经典APDL中的单位
怎么处理。
怎么做:
- 自己选一套单位制
- 所有参数都转换成这套单位的数值
- 然后输入
- 心里清楚每个量是什么单位
- 结果也按这套单位解读
建议:
- 开头用/UNITS标记一下,方便自己和别人看
- 比如/UNITS, SI 或者/UNITS, MPA
- 但要知道这只是标记
- 关键还是自己输入的数值要对
- 可以在开头注释里写清楚单位制
例子,mm-t-s制:
- 长度输入mm的数值
- 弹性模量输入MPa的数值,比如钢是2e5 MPa
- 密度输入t/mm³的数值,钢是7.85e-9 t/mm³
- 力输入N的数值
- 时间输入s的数值
- 这样算出来的应力就是MPa,位移是mm
- 就对了
3. Workbench中的单位
Workbench的单位系统。
怎么用:
- 可以在项目页或者材料里选单位系统
- 比如Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)
- 或者SI单位制
- 或者英制的
- 选了之后,各个量的显示单位就按这个来
- 输入的时候也要注意单位
注意:
- Workbench里输入参数的时候,有时候可以带单位
- 比如输入1m,它会自动转换成当前单位制的数值
- 但最好还是自己清楚
- 不要太依赖自动转换
- 容易出问题
常见的Workbench单位系统:
- SI (m, kg, N, s, V, A)
- Metric (mm, kg, N, s, mV, mA) —— 注意这个质量是kg,不是吨!
- 等等,这里要注意
- 很多人以为mm制就是mm-t-s,其实Workbench默认的mm制质量单位是kg
- 那力的单位还是N的话,就不对了
- 因为1 N = 1 kg·m/s² = 1000 kg·mm/s²
- 不对,等一下:
- F = m·a
- 如果质量是kg,长度是mm,时间是s
- 那力的单位就是 kg·mm/s² = 0.001 N,也就是毫牛
- 不对啊,那这样的话,你输入1N的力,单位就不对了
- 所以这个单位制要小心
- 它的力单位不是N吗?不对,让我再想想
- 哦,不对,Workbench的单位系统是自洽的
- Metric (mm, kg, N, s, mV, mA) 这个名字里有N,那它应该是自洽的
- 那怎么自洽呢?F=ma
- 如果m是kg,a是mm/s²,那F的单位是kg·mm/s² = 0.001 N
- 不对啊,那名字里的N是什么意思?
- 哦,不对,可能我记错了
- 应该是:如果长度是mm,力是N,时间是s,那质量单位应该是t
- 因为1 N = 1 t·mm/s²
- 所以如果单位制里力是N,长度是mm,那质量应该是t,不是kg
- 所以Workbench那个Metric (mm, kg, N, s) 可能有问题?不对,应该不会
- 哦,不对,可能我搞反了
- 等一下,1 N = 1 kg·m/s² = 1 kg · 1000 mm / s² = 1000 kg·mm/s²
- 所以如果力是N,质量是kg,长度是mm,时间是s
- 那F=ma的话,单位不对啊
- 除非...不对,单位制必须自洽
- 所以名字里写的基本单位,应该是自洽的
- 那可能那个Metric系统的力单位不是N?不对,名字里写了N
- 哦,我可能记错了,Workbench的单位系统很多,要仔细看
- 不管怎样,用的时候要自己验证一下,不要想当然
- 这也是单位容易错的地方
所以建议:
- 用Workbench的时候,选好单位系统
- 然后用简单问题验证一下
- 比如一个简单的拉杆,手算应力
- 看软件算的对不对
- 对得上再继续
- 不要想当然
4. 常见的单位错误案例
举几个例子。
案例一:密度错了
- 用mm单位,钢的密度应该是7.85e-9 t/mm³
- 有人输成7.85e-6,差了1000倍
- 结果质量就差1000倍
- 动力学分析就全错了
- 静力分析如果没有重力载荷的话,可能还发现不了
- 很隐蔽
案例二:弹性模量错了
- 用mm单位,钢的弹性模量是2e5 MPa
- 有人按SI制输成2e11,差了1000倍
- 结果位移就差1000倍
- 应力也差很多
- 这个比较容易发现,因为位移太离谱了
案例三:英制的质量和力搞混
- 用磅力lbf,质量用磅质量lbm
- 算出来的加速度不对
- 因为g_c的问题
- 动力学分析容易错
案例四:温度单位错了
- 热分析里,该用绝对温度的用了摄氏度
- 比如热辐射,要用绝对温度
- 用℃的话就错了
- 或者温度差和绝对温度搞混
- 也会错
案例五:时间单位错了
- 动力学分析,时间单位错了
- 比如应该用秒,结果用了毫秒
- 频率、速度全错
- 差1000倍
这些错误都很常见,大家要注意。
六、避免单位错误的方法
1. 选择一套单位制坚持使用
最基本的方法。
怎么做:
- 选一套适合自己问题的单位制
- 从头到尾都用这套
- 不要混用
- 所有输入的量都转换成这套单位的数值
- 结果也按这套单位解读
好处:
- 不容易错
- 思路清晰
- 养成习惯就好了
建议:
- 机械零件常用mm-t-s制
- 大型结构常用SI制
- 英制的话选一套自洽的
- 不要换来换去
2. 建立单位检查表
逐项检查。
检查表的内容:
- 长度单位
- 力的单位
- 质量单位
- 时间单位
- 温度单位
- 材料参数:弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数、导热系数、比热容等
- 载荷:力、压力、位移、速度、加速度、温度等
- 结果:应力、应变、位移、频率、能量等
每个量都确认一下单位对不对,数值对不对。
3. 用量纲分析检查
检查公式。
怎么做:
- 对关键的量,用量纲推一遍
- 看单位是不是对的
- 比如应力应该是力/面积
- 密度应该是质量/体积
- 等等
好处:
- 能发现很多单位错误
- 也能加深对物理量的理解
4. 用简单问题验证
非常有效的方法。
怎么做:
- 建一个非常简单的模型
- 比如一根拉杆,受拉
- 自己手算应力和位移
- 然后用软件算
- 看结果对不对得上
- 对得上说明单位没问题
- 对不上就肯定哪里错了
为什么有效:
- 简单问题手算容易
- 能快速发现单位错误
- 也能发现模型的其他问题
- 花不了多少时间
- 强烈建议每次都做
例子:
- 一根钢杆,截面积A,长度L,受拉力F
- 手算应力σ=F/A,位移δ=F·L/(E·A)
- 软件算出来应该差不多
- 差很多的话,要么单位错了,要么模型错了
5. 检查反作用力和能量平衡
另一种检查方法。
反作用力检查:
- 加了多少外载荷
- 反作用力应该和它平衡
- 大小差不多,方向相反
- 如果差很多,可能单位错了
- 或者约束错了
能量检查:
- 外力做的功应该等于应变能
- 大概差不多
- 差太多的话可能有问题
6. 注意常用材料参数的数值
记几个典型值。
比如:
- 钢的弹性模量:约200 GPa = 2e5 MPa = 2e11 Pa
- 钢的密度:约7850 kg/m³ = 7.85e-9 t/mm³
- 钢的泊松比:约0.3
- 钢的屈服强度:几百MPa
- 重力加速度:9.81 m/s² = 9810 mm/s²
- 等等
这些常用的数值记下来,输入的时候对比一下,差太多的话肯定单位错了。
7. 养成良好的习惯
最重要的。
好习惯:
- 建模前先确定单位制
- 所有参数都换算好再输入
- 输入的时候检查一遍
- 算完先看结果合不合理
- 用简单问题验证
- 做单位检查
- 不要想当然
坏习惯:
- 随便输,不管单位
- 这个量用这个单位,那个量用那个单位
- 算完直接用,不检查
- 想当然以为软件会处理
- 这些都容易出错
七、总结
单位问题是有限元分析中最基础也最容易出错的问题之一,软件本身不识别单位,完全要用户自己统一。常用的单位制有国际单位制SI、毫米-吨-秒制、英制单位等,不同的问题适合不同的单位制,关键是要统一。单位一致性是核心原则,所有输入的量都要在同一个单位制里,可以用量纲分析和简单问题来验证。单位换算的时候要注意面积是二次方、体积是三次方,密度等涉及三次方的量特别容易错。ANSYS不管是经典界面还是Workbench,单位都要自己注意,/UNITS只是标记,不会自动处理。避免单位错误的方法有:选一套单位制坚持用、建立单位检查表、用量纲分析检查、用简单问题验证、检查反作用力、记住常用材料参数等。单位问题说难不难,但很容易粗心,一定要重视,养成好习惯。
有限元分析中的单位问题要点总结:
- 有限元软件本身不识别单位,所有单位由用户自己统一,单位错了结果就全错
- 核心原则是单位一致性:所有输入物理量的单位都要在同一个单位制里
- 常用单位制:国际单位制SI(m-kg-s,力N,应力Pa)、毫米-吨-秒制(mm-t-s,力N,应力MPa,机械工程常用)、英制单位制等
- 单位换算要注意:面积是长度二次方,体积是三次方,密度等涉及体积的量特别容易错
- 量纲分析是检查单位的好方法,所有力学量都可以用[M][L][T]三个基本量纲表示
- ANSYS的/UNITS命令只是标记,不会自动处理单位,Workbench的单位系统也要自己验证
- 常见单位错误:密度数值错、弹性模量错、英制质量力搞混、温度单位错、时间单位错等
- 避免错误的方法:选一套单位制坚持用、单位检查表、量纲检查、简单问题验证、反作用力检查、记住常用材料参数
- 钢的典型参数可用来验证:E≈200GPa=2e5MPa,ρ≈7850kg/m³=7.85e-9t/mm³,ν≈0.3,g≈9.81m/s²=9810mm/s²
给初学者的建议:
- 一开始就重视单位问题,不要觉得简单就大意
- 先选好一套单位制,整个项目都用这一套,不要乱换
- 把常用的单位换算和材料参数记下来,方便对照
- 每次建模前,先把所有参数的单位都换算好,列个表
- 输入材料参数的时候,对照一下典型值,差太多肯定不对
- 算完第一个简单模型,一定要手算验证一下,确认单位没问题再继续
- 不要相信软件会自动帮你处理单位,它不会的
- 密度特别容易错,因为是三次方的关系,一定要仔细算
- 动力学分析、热分析更容易出单位问题,要格外小心
- 英制单位更复杂,用的时候一定要仔细,区分磅力和磅质量
- 建立自己的单位检查清单,每次都过一遍
- 遇到结果特别离谱的时候,先查单位是不是错了
- 多踩几次坑就记住了,但最好还是提前注意,少踩坑
- 有时间可以学一下量纲分析,对理解物理量和检查单位都很有帮助
- 养成好习惯,单位问题其实不难,就是要细心
单位问题虽然基础,但真的很重要,很多人算出来的结果不对,查了半天最后发现是单位错了,浪费很多时间。只要一开始就注意,养成良好的习惯,单位问题是完全可以避免的。希望本文能帮助大家彻底搞清楚有限元分析中的单位问题,少踩坑。如果有相关的经验或者问题,欢迎在评论区交流讨论。
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