Umrechnen von Masseneinheiten

Für Autodesk Simulation müssen die Modelleinheiten in einem einheitlichen Satz Einheiten enthalten sein. Damit z. B. die Kraft auf ein Element aufgrund einer Drucklast angewendet wird, berechnet das System F=PxA ohne Berücksichtigung der Einheiten. Daher müssen die Kraft- und Längeneinheiten bei der Druckeingabe und die Längeneinheiten für die Geometrie des Netzes (die einen Bereich ergibt) einheitlich sein.

Darüber hinaus basieren alle Einheitensysteme auf primären (Grund-) Größen und auf sekundären (abgeleiteten) Größen. Die folgende Tabelle zeigt zwei übliche Grund- und sekundäre Größen. Unter den Modelleinheiten sind Kraft, Länge und Zeit die primären Größen, und die Masse ist eine abgeleitete Größe.

	SI-Einheiten	US-übliche Einheiten und Autodesk Simulation
Primär	Massen-AutoLimits	Kraft
Primär	Länge	Länge
Primär	Zeit	Zeit
Abgeleitet	Kraft	Massen-AutoLimits

Es ist leicht zu erkennen, zu welcher Verwirrung dies bezüglich der Masse führen kann, wenn Sie das zweite Newtonsche Gesetz bedenken: F = ma.

Tipp: Die Informationen auf dieser Seite sind für die Modelleinheiten am wichtigsten, in denen die obigen Einheiten einheitlich sein müssen. Die Anzeigeeinheiten müssen bezüglich der Größen nicht einheitlich sein. Durch die Wahl der richtigen Anzeigeeinheiten kann die Verwirrung beim Umrechnen der Massendichte (und den Anweisungen auf dieser Seite) vermieden werden (siehe Auswählen eines Einheitensystems).

Umrechnen von Masseneinheiten

Die Massendichte lässt sich am besten anhand des zweiten newtonschen Gesetzes erläutern:

Gewicht = Masse*g

Masse = Gewicht/g

Die Teilung beider Seiten durch das Volumen ergibt

Massendichte = Gewichtsdichte/g

Beispiel: Die Massendichte von Baustahl (ASTM-A36) mit einer Gewichtsdichte (bzw. einem spezifischen Gewicht) von 0,284 lbf/in ³ wird wie folgt berechnet: 

Massendichte = (0,284 lbf/in ³ ) / (386,4 in/sek ² ) = 7,35E-4(lbf*sek ² /in)/in ³

wobei der Term (lbf*sek ² /in) die Masse ist und /in ³ die Dichte angibt. 7.35E-4 wird als die Massendichte in den Materialeigenschaften eingegeben.

Ein anderes Beispiel für die richtige Umrechnung in Masseneinheiten ist die spezifische Wärme. Die spezifische Wärme von Aluminium 2024 ist 0,22 BTU/ (lbm*F). Der Umrechnungsvorgang in Masseneinheiten bei Verwendung von Modelleinheiten ist wie folgt:

0,22 BTU/(lbm*F) = 0,22 BTU/(lbf*F)

Für die Umrechnung in einheitliche Masseneinheiten teilen Sie das Gewicht durch die Schwerkraft. Da sich der Gewichtsterm im Nenner befindet, steht bei Teilen des Gewichts durch die Schwerkraft der Schwerkraftterm im Zähler:

wobei erneut der Term lbf*sek ² /in die Masse darstellt. 85 wird als die spezifische Wärme in den Materialeigenschaften eingegeben. Sie sollten in der Lage sein zumindest anhand der Größen zu bestätigen, dass die spezifische Wärme mal Masse den richtigen Wert ergibt:

Anmerkung: Die obigen Berechnungen nutzen den Umstand, dass ein lbf bei Standardschwerkraft ein lbm entspricht. Daher wird lbm nicht als Masseneinheit für Modelleinheiten anerkannt. In den Anzeigeeinheiten ist die Einheit lbm enthalten,, sodass die Eingabe in vielen Fällen vereinfacht werden kann, indem Sie eine Anzeigeeinheit erstellen, die lbm verwendet.

Ähnliche Umrechnungen sind für metrische Einheiten erforderlich, wenn die Modelleinheiten von der Grundeinheit Newton, Meter, Sekunde, Kilogramm geändert werden. Die spezifische Wärme von Wasser beträgt z. B. ca. 4180 J/ (kg*C). Wenn die Längeneinheiten im Modell Millimeter sind, werden die Modelleinheiten der Masse basierend auf Newton, Millimeter und Sekunde abgeleitet. Die Masse in Kilogramm muss also zuerst in ein Gewicht und dann in einheitliche Masseneinheiten umgerechnet werden.

Umrechnen von Massen- in Gewichtseinheiten (beachten Sie, dass im Modell Newton verwendet werden):

Teilen Sie das Gewicht durch die Schwerkraft, um die (einheitlichen) Masseneinheiten zu erhalten. Da sich der Gewichtsterm im Nenner befindet, kommt der Schwerkraftterm beim Teilen des Gewichts durch die Schwerkraft in den Zähler (beachten Sie, dass im Modell mm für Länge verwendet werden):

4.18E6 wird als die spezifische Wärme in den Materialeigenschaften eingegeben.