Konvertierungstabellen für Einheiten
Das vorliegende Dokument enthält Informationen zur Verwendung von Einheiten in Creo Simulate und zur Konvertierung von Werten zwischen den einzelnen Einheitensystemen. Es besteht aus den folgenden Abschnitten:
Thema
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In diesem Dokument wird durchgängig die bei Eingaben in Creo Simulate einzuhaltende wissenschaftliche Schreibweise verwendet. Beispiel: Der Wert 2.07 x 1011 wird im Format 2.07e11 wiedergegeben.
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Einführung
In diesem Dokument sind die physikalischen Größen für zahlreiche Größen in Creo Simulate in einer Übersicht aufgeführt.
Die folgenden Abkürzungen werden in diesem Dokument durchgängig verwendet:
L = Länge
M = Masse
T = Zeit
F = Kraft
E = Energie (Wärme)
P = Leistung
D = Temperatur (z.B. 
F, C, K)
F, C, K)R = Winkel im Bogenmaß (Radiant)
Wenn Sie ein Einheitensystem auswählen, müssen Sie entscheiden, welche Größen die grundlegenden physikalischen Größen bilden und welche Größen von diesen Basisgrößen abgeleitet werden sollen. In der Regel wählen Sie als Basisgrößen entweder Masse, Länge und Zeit (MLT) oder Kraft, Länge und Zeit (FLT). Die Verbindung zwischen diesen beiden Systemen wird durch das Zweite Newtonsche Axiom hergestellt:
Kraft = Masse x Beschleunigung
Dieses Gesetz hat folgende Größen:
F = ML/T2
Einige Größen werden in Thermal normalerweise in Form von Energie und Leistung ausgedrückt. Sie werden über die entsprechenden Definitionen bestimmt:
Energie (Arbeit, Wärme) = Kraft x Abstand
E = FL:
Leistung = Energie ÷ Zeit
P = E/T
Grundlegende Entsprechungen
Die folgende Liste enthält zahlreiche in Creo Simulate verwendete Größen mit den jeweiligen physikalischen Größen, wie sie normalerweise in der Physik verwendet werden, sowie als MLT- und als FLT-Größen.
Größe | Physik | MLT | FLT |
|---|---|---|---|
Länge | L | L | L |
Zeit | T | T | T |
Masse | M | M | FT2/L |
Kraft | F | ML/T2 | F |
Temperatur | D | D | D |
Fläche | L2 | L2 | L2 |
Volumenkörper | L3 | L3 | L3 |
Geschwindigkeit | L/T | L/T | L/T |
Beschleunigung | L/T2 | L/T2 | L/T2 |
Gravitationsbeschleunigung | L/T2 | L/T2 | L/T2 |
Winkel, Rotation | R | R | R |
Rotationsgeschwindigkeit | R/T | R/T | R/T |
Rotationsbeschleunigung | R/T2 | R/T2 | R/T2 |
Dichte | M/L3 | M/L3 | FT2/L4 |
Moment, Drehmoment | FL | ML2/T2 | FL |
Verteilte Kraft entlang einer Kurve | F/L | M/T2 | F/L |
Verteiltes Moment entlang einer Kurve | F | ML/T2 | F |
Verteilte Kraft auf einer Fläche, Druck, Spannung, Elastizitätsmodul | F/L2 | M/LT2 | F/L2 |
Verteiltes Moment auf einer Fläche | F/L | M/T2 | F/L |
Verschiebungssteifigkeit | F/L | M/T2 | F/L |
Rotationssteifigkeit | FL/R | ML2/T2R | FL/R |
Wärmeausdehnungskoeffizient | /D | /D | /D |
Trägheitsmoment der Querschnittsfläche eines Balkens | L4 | L4 | L4 |
Massenträgheitsmoment | ML2 | ML2 | FLT2 |
Energie, Arbeit, Wärme (E) | FL | ML2/T2 | FL |
Leistung, Wärmeübergangsrate (P) | E/T | ML2/T3 | FL/T |
Temperaturgradient | D/L | D/L | D/L |
Wärmefluss | P/L2 | M/T3 | F/TL |
Wärmeleitfähigkeit | P/LD | ML/T3D | F/TD |
Wärmeübergangskoeffizient | P/L2D | M/T3D | F/LTD |
Spezifische Wärme (Cp) | E/MD | L2/T2D | FL/MD |
Einheitensystem
Zur Definition eines Einheitensystems müssen Sie jeder physikalischen Größe eine Maßeinheit zuweisen. In diesem Abschnitt werden die Einheiten der Größen aus dem vorherigen Abschnitt in vier Einheitensystemen aufgeführt. Zwei davon, MKS und mmNs, sind metrische Einheitensysteme, die beiden anderen, FPS und IPS, sind angloamerikanische Systeme. Das Einheitensystem MKS verwendet die MLT-Basisgrößen. Die Einheitensysteme mmNs, FPS und IPS dagegen verwenden die FLT-Basisgrößen.
MKS
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im System MKS.
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
M: Kilogramm (kg) | F:kg-m/sec2 = Newton (N) |
L:Meter (m) | E:N-m = Joule (J) |
T: Sekunde (sec) | P:J/sec = Watt (W) |
D: Grad Celsius ( C) |
mmNs
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im System mmNS.
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
F:Newton (N) | M:(N-sec2/mm) (kg-m/N-sec2) (1000mm/m) = 1000 kg = tonne(t) |
L: Millimeter (mm) | E:(N-mm) (J/N-m) (m/1000mm) = J/1000 = mJ |
T: Sekunde (sec) | P:(mJ/sec) (J/1000mJ) (W-sec/J) = W/1000 = mW |
D: Grad Celsius ( C) |
mmKS
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im System mmKS.
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
M: Kilogramm (kg) | F: kg-mm/sec2 = mN |
L: Millimeter (mm) | E: mN-mm =  J |
T: Sekunde (sec) | P: J/sec = W |
D: Grad Celsius ( C) |
FPS
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im System FPS.
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
F: Pound-Force (lbf) | M:lbf-sec2/ft = slug |
L:Fuß (ft) | E:ft-lbf |
T: Sekunde (sec) | P:ft-lbf/sec |
D: Grad Fahrenheit ( F) |
IPS
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im System IPS.
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
F: Pound-Force (lbf) | M:lbf-sec2/in |
L: Inch (in) | E:lbf-in |
T: Sekunde (sec) | P:lbf-in/sec |
D: Grad Fahrenheit ( F) |
CGS
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im System CGS.
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
M:Gramm (g) | F:g-cm/sec2 = 10-5 N = dyne |
L:Zentimeter (cm) | E:g-cm2/sec2 = 10-7 J = erg |
T: Sekunde (sec) | P:g-cm2/sec3 = 10-7 W |
D: Grad Celsius ( C) |
Creo Parametric Standard
Die folgende Tabelle zeigt die Basiseinheiten und einige davon abgeleitete Einheiten im Creo Parametric Standardsystem:
Basiseinheiten | Einige abgeleitete Einheiten |
|---|---|
M:Pounds-Mass (lbm) | F:in-lbm/sec2 |
L: Inch (in) | E:in2-lbm/sec2 |
T: Sekunde (sec) | P:in2-lbm/sec3 |
D: Grad Fahrenheit ( F) |
Basiseinheiten
Ausgehend von den Definitionen im vorherigen Abschnitt gibt es in den vier Einheitensystemen folgende Einheiten für die einzelnen Größen:
Einheiten | Metrisch (MKS) | Metrisch (mmNS) | Englisch (FPS) | Englisch (IPS) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
Länge | m | mm | ft | in | ||
Zeit | sec | sec | sec | sec | ||
Masse | kg | tonne | slug | lbf-sec2/in | ||
Kraft | N | N | lbf | lbf | ||
Temperatur | C | C | F | F | ||
Bereich | m2 | mm2 | ft2 | in2 | ||
Volumenkörper | m3 | mm3 | ft3 (cu-ft) | in3 (cu-in) | ||
Geschwindigkeit | m/sec | mm/sec | ft/sec | in/sec | ||
Beschleunigung | m/sec2 | mm/sec2 | ft/sec2 | in/sec2 | ||
Winkel, Rotation | rad und Grad | rad und Grad | rad und Grad | rad und Grad | ||
Gravitationsbeschleunigung | m/sec2 | mm/sec2 | ft/sec2 | in/sec2 | ||
Rotationsgeschwindigkeit | rad/sec | rad/sec | rad/sec | rad/sec | ||
Rotationsbeschleunigung | rad/sec2 | rad/sec2 | rad/sec2 | rad/sec2 | ||
Dichte | kg/m3 | tonne/mm3 | slug/ft3 | lbf-sec2/in 4 | ||
Moment, Drehmoment | N-m | N-mm | ft-lbf | in-lbf | ||
Verteilte Kraft entlang einer Kurve | N/m | N/mm | lbf/ft | lbf/in | ||
Verteiltes Moment entlang einer Kurve | N | N | lbf | lbf | ||
Verteilte Kraft auf einer Fläche, Druck, Spannung, Elastizitätsmodul | N/m2 (Pa) | N/mm2 (MPa) | lbf/ft2 | lbf/in2 (psi) | ||
Verschiebungssteifigkeit | N/m | N/mm | lbf/ft | lbf/in | ||
Rotationssteifigkeit | N-m/rad | N-mm/rad | lbf-ft/rad | lbf-in/rad | ||
Wärmeausdehnungskoeffizient | / C | / C | / F | / F | ||
Trägheitsmoment der Querschnittsfläche eines Balkens | m4 | mm4 | ft4 | in4 | ||
Massenträgheitsmoment | kg-m2 | tonne-mm2 | slug-ft2 | lbf-in-sec2 | ||
Energie, Arbeit, Wärme (E) | J | mJ | ft-lbf | in-lbf | ||
Leistung, Wärmeübergangsrate (P) | W | mW | ft-lbf/sec | in-lbf/sec | ||
Temperaturgradient | C/m | C/mm | F/ft | F/in | ||
Wärmefluss | W/m2 | mW/mm2 | lbf/ft-sec | lbf/in-sec | ||
Wärmeleitfähigkeit | W/m- C | mW/mm- C | lbf/sec- F | lbf/sec- F | ||
Wärmeübergangskoeffizient | W/m2- C | mW/mm2- C | lbf/ft-sec- F | lbf/in-sec- F | ||
Spezifische Wärme (Cp) | J/kg- C | mJ/t- C | ft-lbf/slug- F | in2/sec2- F | ||
| ||||||
Die numerischen Leitfähigkeitswerte sind jeweils in den Systemen MKS und mmNS sowie in den Systemen FPS und IPS identisch.
In Structure werden die Ergebnisse von Eigenfrequenzen stets in Zyklen pro Zeiteinheit oder in Hz angegeben. Die Zeiteinheiten werden von den Einheiten für Kraft, Länge bzw. Zeit beeinflusst, die Sie zum Definieren des Modells verwendet haben. In Structure wird die Eigenfrequenz nie im Bogenmaß (Radiant) pro Zeiteinheit angegeben.
Beispielwerte für Gravitationsbeschleunigung und ausgewählte Stahleigenschaften
Die folgende Tabelle enthält Beispiele von Näherungswerten für Beschleunigung, Dichte, Elastizitätsmodul, Wärmeausdehnungskoeffizient und Wärmeleitfähigkeit.
Einheiten | Metrisch (MKS) | Metrisch (mmNS) | Englisch (FPS) | Englisch (IPS) |
|---|---|---|---|---|
g (Gravitationsbeschleunigung) | 9,81 m/sec2 | 9810 mm/sec2 | 32,2 ft/sec2 | 386 in/sec2 |
Dichte (Stahl) | 7830.0 kg/m3 | 7.83e-9 tonne/mm3 | 15.2 slug/ft3 | 7.33e-4 lb-sec2/in 4 |
Elastizitätsmodul (Stahl) | 2.07e11 N/m2 | 2.07e5 N/mm2 | 4.32e9 lb/ft2 | 3.0e7 lb/in2 |
Wärmeausdehnungskoeffizient (Stahl) | 12e-6/ C | 12e-6/ C | 6.5e-6/ F | 6.5e-6/ F |
Wärmeleitfähigkeit (Stahl) | 43.37 W/m- C | 43.37 mW/mm- C | 5.4 lbf/sec- F(25 Btu/hr-ft-F) | 5.41bf/sec- F(2.083 Btu/hr-in-F) |
Beziehung zwischen Masse und Kraft
Die folgende Liste beschreibt für vier häufig verwendete Einheitensysteme, wie sich Masse und Kraft auf Meereshöhe zueinander verhalten.
1 kg entspricht 9.81 Newton
1 tonne entspricht 9810 Newton
1 slug entspricht 32.2 Newton
1 (lb-sec2/in) entspricht 386 lbs
Beziehung zwischen Masse und Pound-Mass
In englischen Einheitensystemen wird die Masse manchmal in Pound-Mass (lbm) angegeben. Die Beziehung zwischen Pound-Mass und der Masse in den Einheitensystemen FPS und IPS ergibt sich aus der Tatsache, dass ein Pound-Mass im Gravitationsfeld der Erde auf Meereshöhe einem Pound-Force entspricht.
lbf = lbm x g
wobei g = 32.2 ft/sec2 = 386 in/sec2
Somit gilt:
lbm = 1/386 lbf-sec2/in
lbm = 1/32.2 lbf-sec2/ft = 1/32.2 slug
Konvertierung von Basiseinheiten
Die folgenden Tabellen zeigen Konvertierungsfaktoren für eine Reihe von Größen.
Konvertierungsfaktoren für Längen | ||||
|---|---|---|---|---|
m | mm | ft | in | |
1 m = | 1 | 1000 | 3.281 | 39.37 |
1 mm = | 1.0e-3 | 1 | 3.281e-3 | 3.937e-2 |
30.48 cm = | 0.3048 | 304.8 | 1 | 12 |
25.40 mm = | 2.54e-2 | 25.4 | 8.333e-2 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Massen | ||||
|---|---|---|---|---|
kg | Tonne (N-sec2/mm) | Slug (lb-sec2/ft) | lb-sec2/in | |
1 kg = | 1 | 1.0e-3 | 6.852e-2 | 5.71e-3 |
1 Tonne = | 1000 | 1 | 68.52 | 5.71 |
1 slug = | 14.59 | 14.59e-3 | 1 | 8.333e-2 |
1 lb-sec2/in = | 175.1 | 0.1751 | 12 | 1 |
Trägheitsmoment | ||||
|---|---|---|---|---|
kg m2 | tonne mm2 | slug ft2 | lbf-sec2-in | |
1 kg m2 = | 1 | 1000 | .738 | 8.85 |
1 tonne mm2 = | 1e-3 | 1 | 7.375e-4 | 8.85e-3 |
1 slug ft 2 = | 1.356 | 1.356e3 | 1 | 12 |
1 lbf-sec2-in = | 0.113 | 113 | 1/12 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Kräfte | |||
|---|---|---|---|
N | Kg-Kraft | lb | |
1 N = | 1 | 0.101972 | 0.2248 |
0.45 kg = | 4.448 | 0.453594 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Momente | ||||
|---|---|---|---|---|
N-m | N-mm | lb-ft | lb-in | |
1 N-m = | 1 | 1000 | 0.7376 | 8.851 |
1 N-mm = | 1.0e-3 | 1 | 7.376e-4 | 8.851e-3 |
1 lb-ft = | 1.356 | 1356 | 1 | 12 |
1 lb-in = | 0.113 | 113 | 8.33e-2 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Dichten | ||||
|---|---|---|---|---|
kg/m3 | Tonnen/mm3 | slug/ft3 | lb-sec2/in4 | |
1 kg/m3 = | 1 | 1e-12 | 1.94e-3 | 9.36e-8 |
1 tonne/mm3 = | 1e12 | 1 | 1.94e9 | 9.36e4 |
1 slug/ft3 = | 515 | 5.15e-10 | 1 | 4.82e-5 |
1 lb-sec2/in 4 = | 1.07e7 | 1.07e-5 | 20700 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Spannungen | ||||
|---|---|---|---|---|
N/m2 | N/mm2 | lb/ft2 | lb/in2 | |
1 N/m2 = | 1 | 1e-6 | 2.09e-2 | 1.45e-4 |
1 N/mm2 = | 1e6 | 1 | 20900 | 145 |
1 lb/ft2 = | 47.9 | 47.9e-5 | 1 | 6.94e-3 |
1 lb/in2 = | 6890 | 6.89e-3 | 144 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Verschiebungssteifigkeit | ||||
|---|---|---|---|---|
N/m | N/mm | lb/ft | lb/in | |
1 N/m = | 1 | 1.0e-3 | 6.8525e-2 | 5.7104e-3 |
1 N/mm = | 1000 | 1 | 68.525 | 5.710 |
1 lb/ft = | 14.593 | 1.4593e-2 | 1 | 8.33e-2 |
1 lb/in = | 175.118 | 1.7512e-5 | 12 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Rotationssteifigkeit | ||||
|---|---|---|---|---|
N-m/rad | N-mm/rad | lb-ft/rad | lb-in/rad | |
1 N-m/rad = | 1 | 1000 | 0.7376 | 8.851 |
1 N-mm/rad = | 1.0e-3 | 1 | 7.376e-4 | 8.851e-3 |
1 lb-ft/rad = | 1.356 | 1356 | 1 | 12 |
1 lb-in/rad = | 0.113 | 113 | 8.33e-2 | 1 |
Konvertierungsfaktoren für Wärmeleitfähigkeit | |||||
|---|---|---|---|---|---|
W/m- | mW/mm- | Btu/hr-ft- F | Btu/hr-in- F | lbf/sec- | |
1 W/m- C = | 1 | 1 | 0.5777 | 4.817e-2 | 0.1249 |
1 mW/mm- C = | 1 | 1 | 0.5777 | 4.817e-2 | 0.1249 |
1 Btu/hr-ft- F = | 1.731 | 1.731 | 1 | 8.333e-2 | 0.2162 |
1 Btu/hr-in- F = | 20.76 | 20.76 | 12 | 1 | 2.594 |
1 lbf/sec- F = | 8.007 | 8.007 | 4.626 | 0.3854 | 1 |
Beziehung zwischen den Temperatureinheiten Celsius und Fahrenheit
Die beiden folgenden Formeln beschreiben die Beziehung zwischen den Temperaturskalen Celsius und Fahrenheit.
C = (F 32)/1.8F = 1.8C + 32Somit entspricht eine Temperaturdifferenz von 1 C einer Temperaturdifferenz von 1.8F.
C einer Temperaturdifferenz von 1.8F.