Abaqus单位换算详解及材料力学应用

1.首先Abaqus中在属性里的杨氏模量，就是弹性模量。在Abaqus中没有确定的单位，你必须根据自己所需要建模的零件大小自己设定尺寸。下面是常用的两组国际标准单位，其余的可以自己推出：

• 长度（m) 力(N) 质量(Kg) 时间(S) 应力/弹性模量(Pa) 能量(J) 密度（Kg/m3) 加速度m/s2
• 长度（mm） 质量(tonne) 应力（MPa） 能量（MJ) 密度(tonne/mm3) 加速度(mm/s2),其余不变
• 长度（μm） 质量(千 tonne)

也就是说你前面建模选择的是毫米，输入mm就是MPa，输入是m输入就是Pa

2.有限元分析常用单位系统有三套：

（1） Pa ， N ， m ， kg ， s 铁：密度为7.9e3 kg/m3 弹性模量2.1E11Pa；

（2） MPa，N ，mm ，tonne ，s 铁：密度7.9e-9 tonne/mm3 弹性模量2.1E5 MPa ；

（3） GPa ,kN , mm , kg , ℃ 铁：密度7.9e-6 kg/mm3 弹性模量210GPa；

一般的有限元软件（如ansys、hyperworks）是不能给某个具体的量指定单位的，也就是有限元软件中所使用的量都是无量纲的。在使用时我们只需任选一套单位系统，在输入数值时换算成相应的单位即可。如长度单位使用mm，力单位使用N，那么压力单位就使用MPa，如果重量使用tone，那么密度的导出单位就是tone/mm3.

注意：有些有限元软件可以自定义单位系统，自定义的单位系统只是在后处理等情况下可以用来显示，但是并不能起到实际的单位控制、换算作用，因为我们在设置、计算时输入的数值都是无量纲的。

3.应变没有单位，弹性模量单位是Pa。

• 物体在受到外力作用下会产生一定的变形，变形的程度称应变。应变有正应变（线应变），切应变（角应变）及体应变。
• 弹性模量指的是单向应力状态下应力除以该方向的应变。
• 材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。
• 弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个统称，表示方法可以是“杨氏模量”、“体积模量”等。

4.弹性模量的单位指标

材料的抗弹性变形的一个量，材料刚度的一个指标。只与材料的化学成分有关，与温度有关。与其组织变化无关，与热处理状态无关。

钢材的弹性模量 E=2.06e11Pa=206GPa (e11表示10的11次方) 。

5.弹性模量相关的单位换算

（1）1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克力/平方厘米(kgf/cm²)=10巴(bar)=9.8大气压(atm)

（2）1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克力/平方厘米(kgf/cm²)=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm)

（3）1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克力/平方厘米(kgf/cm²)=0.987大气压(atm)

（4）1大气压(atm)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克力/平方厘米kgf/cm²)=1.0133巴(bar)

6.应变是没有单位的，材料的微小应变，例如1.5e-5，表示单位长度的材料变形量是长度的1.5e-5倍。

弹性模量的单位和压强单位一样，是Pa，例如：钢材的典型弹性模量为2.05e11(Pa)。

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