NASTRAN常用单位

NASTRAN常用单位

使用Nastran时，通常要求确保输入、输出单位的一致性。本文以钢材料为例讨论如何正确定义密度、重力加速度、重力质量转换参数WTMASS等常用单位参数。

1. 力的单位为Kgf时
   钢材料的物理特性定义如下：
          E             :   2.1e10  Kgf/m2
                       :   0.3
          密度          :   7850 Kg/m3
          重力加速度(g) : 9.8 m/s2
   它们与质量的关系如下：
           1N    = 1 Kg- m/s2
           1Kgf  = 9.8 N = 9.8 Kg- m/s2
           1 Kg  = 1 N- s2 /m  = 1/9.8  Kgf - m/s2
   

表 1.   考虑自重的静力分析

表1仅适用于考虑自重的静定问题。由于力的单位使用的Kgf，所以自重的单位也应是Kgf，自重的单位转换过程说明如下：
长度单位是m时，体积单位Volume(V) = 1 m3

质量(M) = 密度 * Volume =  7850 Kg/m3  *  1 m3   = 7850 Kg
自重 (W ) = 质量 * 重力加速度(g) = 7850 Kg* 9.8 (m/s2)  =7850 * 9.8 Kg m/s2  = 7850 * 9.8 N

将自重的单位由N转换到Kgf需要除以 9.8。
所以，自重( W) = 7850 * 9.8 N = ( 1/9.8) *7850 *9.8 Kgf = 7850 Kgf

长度单位是cm时，体积(V) = 106 cm3,

质量(M) = 密度 * 体积 =  7850 * 10-6 Kg/cm3 * 106 cm3 = 7850 Kg
自重(W ) = 质量 * g = 7850 Kg* 980. (cm/s2)  =7850 * 980. Kg- cm/s2  
将自重转换为以N单位后，再转换到Kgf，
自重(W )= 7850 * 980. Kg- cm/s2 =7850 * 980.*(1/100) Kg- m/s2  = 7850 * 980.*(1/100) N
            = 7850 * 980.*(1/100) * (1/9.8) Kgf = 7850 Kgf

长度单位是mm时，体积(V) = 109 mm3
质量(M) = 密度 * 体积 =  7850 * 10-9 Kg/mm3 * 109 mm3 = 7850 Kg
自重(W ) = 质量 * g = 7850 Kg* 9800. (mm/s2)  =7850 * 9800. Kg- mm/s2

将自重转换为N后再转换到Kgf,
 自重(W )= 7850 * 9800. Kg- mm/s2 =7850 * 9800.*(1/1000) Kg- m/s2
  = 7850 * 9800.*(1/1000) N = 7850 * 9800.*(1/1000) * (1/9.8) Kgf = 7850 Kgf

表2.   静力分析, 模态分析, 动力学分析的材料参数特性

表3.  静力分析, 模态分析, 动力学分析的材料参数特性

1. 力的单位为N时

钢材料的物理特性定义如下：

       E             :   2.1e10  Kgf/m2

                    :   0.3

       密度          :   7850 Kg/m3

       重力加速度(g) : 9.8 m/s2

表 4.   考虑自重的静力分析 (仅适用于静定问题)

长度单位是m时，体积(V) = 1. m3,

质量(M) = 密度 * 体积 = 7850 Kg/m3  * 1 m3 = 7850 Kg

自重(W) = 质量 * 重力 加速度(g) = 7850 Kg* 9.8 (m/s2) =7850 * 9.8 Kg m/s2  = 7850 * 9.8 N

长度单位是cm时，体积(V) = 106 cm3,

质量(M) = 密度 * 体积 = 7850 * 10-6 Kg/cm3 * 106 cm3 = 7850 Kg

自重(W ) = 质量 * g = 7850 Kg* 980. (cm/s2) =7850 * 980. Kg- cm/s2  

为了将自重换算成以N为单位，需要使用Scale Factor,

自重(W )= 7850 * 980. Kg- cm/s2 =7850 * 980.*(1/100) Kg- m/s2 = 7850 * 980.*(1/100) N

        = 7850 * 9.8 N

长度单位是mm时，体积(V) = 109 mm3,

质量(M) = 密度 * 体积 = 7850 * 10-9 Kg/mm3 * 109 mm3 = 7850 Kg

自重(W ) = 质量 * g = 7850 Kg* 9800. (mm/s2) =7850 * 9800. Kg- mm/s2  

为了将自重转换成以N为单位，需要使用Scale Factor,

自重(W)= 7850 * 9800. Kg- mm/s2 =7850 * 9800.*(1/1000) Kg- m/s2 = 7850 * 9800.*(1/1000) N

          = 7850 * 9.8 N

表5.   静力分析，模态分析，动力学分析

使用密度 = 7850  Kg/m3    = 7850 N- s2 /m4

长度单位是m时，体积(V) = m3,

质量(M) = 密度 * 体积 = 7850 N- s2 /m4 * 1 m3  = 7850 N- s2 /m

自重(W ) = 质量 * 重力加速度(g) =7850 N- s2 /m * 9.8 (m/s2)  =7850*9.8 N  

该情况单位换算时，不需要Scale Factor.

长度单位是cm，体积(V) = 106 cm3,

密度 = 7850 Kg/m3  = 7850 N- s2 /m4 = 7850* 10-8 N- s2 /cm4

质量(M) =密度 * Volume =7850 * 10-8 N- s2 /cm4  * 10-6 cm3 =7850*10-2 N- s2/cm

自重(W) = 质量 * 重力加速度(g) = 7850*10-2 N-s2 /cm 980 (cm/s2)  =7850*9.8 N  

该情况单位换算时，也不需要Scale Factor.

长度单位是mm，体积(V) = 109 mm3,

密度 = 7850 Kg/m3  = 7850 N- s2 /m4 = 7850 *10-12 N- s2 /mm4

质量(M) = 密度 * 体积 =7850 *10-12 N- s2 /mm4 *109 mm3 =7850*10-3 N- s2/mm

自重(W) = 质量 * 重力加速度(g) = 7850*10-3 (N-s2 /mm) *9800 (mm/s2)  =7850*9.8 N  

该情况单位换算时，也不需要Scale Factor.

表 6. 静力分析，模态分析，动力学分析的材料参数

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