有限元分析材料库
篇一：有限元分析中的材料性能单位
有限元分析中的材料性能单位
#1有限元分析中的材料性能单位
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：
n质量m;
n长度L;
n时间t;
n温度T。
导出物理量及其量纲：
u速度：v=L/t;
u加速度：a=L/t2;
u面积：a=L2;
u体积：V=L3;
u密度：ρ=m/L3;
u力：f=m·a=m·L/t2;
u力矩、能量、热量、焓等：e=f·L=m·L2/t2;
u压力、应力、弹性模量等：p=f/a=m/(t2·L);
u热流量、功率：ψ=e/t=m·L2/t3;
u导热率：k=ψ/(L·T)=m·L/(t3·T);
u比热：c=e/(m·T)=L2/(t2·T);
u热交换系数：cv=e/(L2·T·t)=m/(t3·T)
u粘性系数：Kv=p·t=m/(t·L);
u熵：S=e/T=m·l2/(t2·T);
u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，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：
n质量m–kg；
n长度L–mm；
n时间–S；
n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：
u速度：v=L/t=mm/S=10-3m/S;
u加速度：a=L/t2=mm/S2=10-3m/S2;
u面积：a=L2=mm2=10-6m2;
u体积：V=L3=mm3=10-9m3;
u密度：ρ=m/L3=kg/mm3=10-9kg/m3=10-6g/cm3;
u力：f=m·L/t2=kg·mm/S2=10–3kg·m/S2=mn(牛);
u力矩、能量、热量、焓等：e=m·L2/t2=kg·mm2/S2=10–6kg·m2/S2=µJ(焦耳);
u压力、应力、弹性模量等：p=m/(t2·L)=kg/(S2·mm)=103kg/(S2·m)=kPa(帕);
u热流量、功率：ψ=m·L2/t3=kg·mm2/S3=10–6kg·m2/S3=µw(瓦);
u导热率：k=m·L/(t3·T)=kg·mm/(S3·K)=10–3kg·m/(S3·K);
u比热：c=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10–6m
2/(S2·K);
u热交换系数：cv=m/(t3·T)=kg/(S3·K);
u粘性系数：Kv=m/(t·L)=kg/(S·mm)=103kg/(S·mm);
u熵：S=m·L2/(t2·T)=kg·mm2/(S2·K)=10-6kg·m2/(S2·K);
u质量熵、比熵：s=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10-6m2/(S2·K);
#2
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：
n质量m–kg；
n长度L–mm；
n时间–S；
n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：
u速度：v=L/t=mm/S=10-3m/S;
u加速度：a=L/t2=mm/S2=10-3m/S2;
u面积：a=L2=mm2=10-6m2;
u体积：V=L3=mm3=10-9m3;
u密度：ρ=m/L3=kg/mm3=10-9kg/m3=10-6g/cm3;
u力：f=m·L/t2=kg·mm/S2=10–3kg·m/S2=mn(牛);
u力矩、能量、热量、焓等：e=m·L2/t2=kg·mm2/S2=10–6kg·m2/S2=µJ(焦耳);
u压力、应力、弹性模量等：p=m/(t2·L)=kg/(S2·mm)=103kg/(S2·m)=kPa(帕);
u热流量、功率：ψ=m·L2/t3=kg·mm2/S3=10–6kg·m2/S3=µw(瓦);
u导热率：k=m·L/(t3·T)=kg·mm/(S3·K)=10–3kg·m/(S3·K);
u比热：c=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10–6m2/(S2·K);
u热交换系数：cv=m/(t3·T)=kg/(S3·K);
u粘性系数：Kv=m/(t·L)=kg/(S·mm)=103kg/(S·mm);
u熵：S=m·L2/(t2·T)=kg·mm2/(S2·K)=10-6kg·m2/(S2·K);
u质量熵、比熵：s=L2/(t2·T)=mm2/(S2·K)=10-6m2/(S2·K);
#3
2基本物理量采用如下单位制：
n质量m–g；
n长度L–µm(106m)；
n时间–mS(10–3S)；
n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：
u速度：v=L/t=µm/mS=10-3m/S;
u加速度：a=L/t2=µm/mS2=m/S2;
u面积：a=L2=µm2=10-12m2;
u体积：V=L3=µm3=10-18m3;
u密度：ρ=m/L3=g/µm3=10-21kg/m3=10-12g/cm3;
u力：f=m·L/t2=g·µm/mS2=10–3kg·m/S2=mn(牛);
u力矩、能量、热量、焓等：e=m·L2/t2=g·µm2/mS2=10–9kg·m2/S2=10–9J(焦耳);
u压力、应力、弹性模量等：p=m/(t2·L)=g/(mS2·µm)
篇二：有限元分析报告
创新实习报告
题目名称基于Solidworkssimulation的潜孔冲击器前接头有限元分析学院（系）专业班级材料成型及控制工程0801班
学生姓名
指导教师日期20XX.2.27至20XX.3.23
目录
1.有限元分析软件简介……………………………………………………2
2.潜孔冲击器前接头实物及断口相片……………………………………………5
3.潜孔冲击器前接头的基本属性，工作情况，受力情况的分析………………6
4.利用三维画图软件建模…………………………………………………………7
5.利用solidworkdsinulation对零件进行有限元分析……………………………14
5.1分析原理及步骤……………………………………………………………
5.2算例属性……………………………………………………………………
5.3单位…………………………………………………………………………
5.4材料属性……………………………………………………………………
5.5载荷和约束…………………………………………………………………
5.6载荷…………………………………………………………………………
5.7接触…………………………………………………………………………
5.8网格信息……………………………………………………………………
5.9反作用力，自由实体力，自由体力矩……………………………………
5.10算例结果…………………………………………………………………
6.分析结论…………………………………………………………………………15
6.1失效分析……………………………………………………………………
6.2提出优化方案…………………………………………………………………
6.3对优化方案进行有限元分析…………………………………………………
6.4分析比较并得出结论…………………………………………………………
7.小结………………………………………………………………………………18
8.参考文献…………………………………………………………………………18
一．有限元分析软件常用有限元分析软件
有限元分析软件目前最流行的有：anSYS、adina、aBaQUS、mSc四个比较知名比较大的公司，其中adina、aBaQUS在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，anSYS、mSc进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除adina以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有adina。
大型三维画图软件也有嵌入的有限元分析软件，虽然功能不如ansys等专业软件强大，但是由于操作界面有中文版，所以应用也比较广泛，尤其是对一些简单零件的有限元分析
软件对比
anSYS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，用户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、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；
后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如Pc，SGi，HP，SUn，dEc，iBm，cRaY等。
SolidworksSimulation的仿真向导，包含以下顾问向导：算例顾问、性能顾问、约束和载荷顾问、连接顾问、结果顾问。
主要分析功能：
a)系统及部件级分析
以FEa为例，为了实现有价值的分析，设计的几何部件会需要不同的单元类型，实体、壳、梁、杆进行离散。而且需要充分考虑装配体间的连接关系和接触关系。
其中连接关系的处理尤其重要，涉及到螺栓连接、销钉连接、弹簧、点焊、轴承等非常复杂的连接关系。
b)多领域的全面分析
任何一个产品决计不能仅考虑静强度，必须考虑多领域的问题，比如静强度、动强度、模态、疲劳、参数优化等。图5展示了在统一界面下产品的多领域分析。
c)面向设计者的多场耦合
热-结构、流体-结构、多体动力学-结构等多场分析是目前分析中的一个重要发展方向，他可以解决非常复杂的工程问题。
d)特殊行业及领域的需求
面对很多行业有很多特殊需求，因此需要特殊的caE模块。例如面对压力容器，需要
符合aSmE标准的压力容器校核工具；面对电子和消费品领域，需要解决跌落分析的能力。
e)高级分析需求
面对日益复杂的使用环境，必须考虑复合材料、材料非线性、高级机械振动、非线性动力学等高级分析的需求。
本零件有限元分析初步选择用SolidworksSimulation进行分析
二、潜孔冲击器前接头实物及断口相片
图1零件断口
图2零件整体结构图
图3零件断口及下半部分
篇三：有限元分析中的材料性能单位
有限元分析中的材料性能单位
邹正刚(上海航天局第八设计部)
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/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);
粘性阻尼系数：c=f/v=m/t;(力与速度成正比)
结构阻尼系数：Kc=f/L=kg/t2;(力与位移成正比)
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，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：
质量m–kg；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);
粘性阻尼系数：c=f·t/L=kg/s;
结构阻尼系数：Kc=f/L=kg/s2;
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);
粘性阻尼系数：c=f·t/L=g/s=10-3kg/s;
结构阻尼系数：Kc=f/L=g/s2=10-3kg/s2;
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);
