有限元思考題+ANSYS上機(jī)作業(yè)

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1、2015級(jí)研究生《工程中的有限元》作業(yè)姓名：李俊諭學(xué)號(hào)：G20158012專業(yè)：建筑與土木工程學(xué)院：土木與環(huán)境工程學(xué)院研究方向：橋梁監(jiān)測聯(lián)系方式：17801002993任課教師：陳章華老師2016年1月07日工程中的有限元作業(yè)第一章有限單元法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)思考題1-1“用加權(quán)余量法求解微分方程，其權(quán)函數(shù)V和場函數(shù)μ的選擇沒有任何限制”，這句話對(duì)嗎？答：錯(cuò)。有連續(xù)性要求。1-2“加權(quán)余量法僅適合為傳熱學(xué)問題建立基本的有限元方程，而基于最小勢能原理的虛功原理僅適合為彈性力學(xué)問題建立基本的有限元方程”，這種說法對(duì)嗎？答：錯(cuò)。加權(quán)余量法尤其適合于

2、具有連續(xù)場的非力學(xué)問題，如聲、電、熱和磁學(xué)問題的有限元方程的建立。虛功原理可用來推導(dǎo)各種力學(xué)問題的有限元方法中所用的基本列式。1-3現(xiàn)在工程分析中的數(shù)值分析方法主要有有限差分法、有限元法和邊界元法。這些方法本質(zhì)上是將求解區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格離散化，然后通過求解方程獲得數(shù)值結(jié)果。是否可以將求解區(qū)域離散成節(jié)點(diǎn)群，但是沒有網(wǎng)格求解？答：可以。在有限元可以使用無網(wǎng)格法。無網(wǎng)格方法（Mesh-lessmethod）是在數(shù)值計(jì)算中不需要生成網(wǎng)格，而是按照一些任意分布的坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)造插值函數(shù)離散控制方程，就可方便地模擬各種復(fù)雜形狀的流場。第二章　ANSYS命令

3、基礎(chǔ)及其操作步驟思考題2-1ANSYS軟件有哪些功能模塊？在GUI方式下的六個(gè)窗口有何功能和特點(diǎn)？答：ANSYS軟件主要有三個(gè)模塊：前處理模塊、分析計(jì)算模塊和后處理模塊。六個(gè)窗口的功能特點(diǎn)：1.應(yīng)用菜單命令，位于屏幕最上方，包含各種應(yīng)用命令；2.主菜單，在屏幕的最左側(cè)，包含分析過程的主要命令；3.工具欄，是執(zhí)行命令的快捷鍵；4.輸入窗口，是輸入命令的地方，同時(shí)可監(jiān)視命令的歷程；5.圖形窗口，顯示使用者所建立的模塊及查看結(jié)果分析；6.輸出窗口，敘述了輸入命令執(zhí)行的結(jié)果。2-2隨意旋轉(zhuǎn)或縮放觀察圖元或者網(wǎng)格，應(yīng)該用哪個(gè)窗口中的哪個(gè)按鈕？答

4、：模型控制工具條中的“自由按鈕”。2-3用有限元法分析實(shí)際工程問題時(shí)有哪些基本步驟？需要注意什么問題？答：（1）前處理：1.設(shè)定偏好，即選定工作的學(xué)科領(lǐng)域；2.選定單元類型；3.選定材料屬性；4.幾何建模；5.網(wǎng)格劃分。（2）求解處理：1.載荷條件設(shè)置；2.邊界條件設(shè)置；3.求解類型與參數(shù)設(shè)置；4.求解。（3）運(yùn)行通用后處理器或運(yùn)行時(shí)間歷程后處理器。2-4對(duì)于結(jié)構(gòu)受力分析問題，應(yīng)當(dāng)如何把握單元網(wǎng)格疏密？答：在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位（如缺口附近的應(yīng)力集中區(qū)域），需要采用較密集的網(wǎng)格；在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較小的部位，則應(yīng)劃分相對(duì)稀疏的網(wǎng)

5、絡(luò)。而計(jì)算固有特性時(shí)則趨于采用較均勻的網(wǎng)格形式。2-5對(duì)于已經(jīng)劃分二維實(shí)體單元網(wǎng)格的面積單元，采用Copy命令對(duì)面積圖元進(jìn)行復(fù)制后，單元網(wǎng)格是否也隨之進(jìn)行復(fù)制或映射？答：是。2-6對(duì)于一立方體，采用Reflect命令，選擇YZ平面為鏡像面進(jìn)行反射后，形成兩個(gè)貼合立方體，兩個(gè)立方體在公共邊界上是什么關(guān)系。答：沒有關(guān)系。2-7進(jìn)行平移工作平面的平移時(shí)，某方向的平移值是指沿整體x,y,z坐標(biāo)系的值還是沿工作平面Wx，Wy，Wz坐標(biāo)系的值。答：沿工作平面Wx,Wy,Wz。2-8在一個(gè)鋼質(zhì)圓筒的側(cè)壁加焊一個(gè)銅制把手，ANSYS建模時(shí)，需要執(zhí)行布

6、爾ADD運(yùn)算命令，對(duì)嗎？答：不對(duì)。應(yīng)該執(zhí)行布爾Glue命令。布爾Add命令必須是針對(duì)同級(jí)同材料的圖元。2-9用工作平面對(duì)體積圖元進(jìn)行切割（Divide）操作后，切割后形成的兩個(gè)體積圖元在其界面上是否具有類似粘結(jié)(Glue)的連接關(guān)系？答：具有。2-10要模擬在一杯溶液中放入一塊金屬，當(dāng)溶液和金屬塊已經(jīng)完成建模后，用一條什么布爾運(yùn)算命令能最簡潔地實(shí)現(xiàn)以上物體的幾何位置相容要求？答：布爾Overlap（搭接）命令。2-11應(yīng)當(dāng)使用ANSYS選擇（Select）命令。2-12不對(duì)。在求解計(jì)算之后的結(jié)果以整體直角坐標(biāo)系存儲(chǔ)，如果希望以柱坐標(biāo)顯

7、示結(jié)果，則需要將激活的結(jié)果坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成柱坐標(biāo)系。2-13錯(cuò)誤的原因是底部約束不足。上機(jī)題2-12-22-32-4布爾相減布爾相交布爾搭接2-52-62-72-82-9第三章彈性力學(xué)平面實(shí)體的有限單元法思考題3-1答：（1）很薄的等厚板，只在板邊上受到平行于板面并且不沿厚度變化的面力，體力也平行于板面且不沿厚度變化，這類問題為平面應(yīng)力問題；（2）很長的柱形體，支承情況不沿長度變化，在柱面上受到平行于橫截面而且不沿長度變化的面力，體力也如此分布，這類問題為平面應(yīng)變問題，這兩類問題可用平面單元建模。3-2答：“水立方”的墻面可以簡化成平面應(yīng)

8、力問題，而屋頂受到重力，垂直于屋頂平面，故不可以簡化成平面應(yīng)力問題。3-3答：三角形六節(jié)點(diǎn)單元對(duì)實(shí)際物體的邊界模擬更加精確，因而可以提高計(jì)算精度。3-4答：采用平面單元時(shí)可以有平面三角形和平面四邊形單元。不可以創(chuàng)建五邊形