ANSYS原理与使用2011-2012试卷B

ansys课程设计题库一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握ANSYS的基本原理和操作方法，能够熟练运用ANSYS进行工程分析和模拟。

具体目标如下：1.理解ANSYS的基本原理和概念。

2.熟悉ANSYS的操作界面和功能模块。

3.掌握ANSYS的基本操作，包括几何建模、网格划分、加载和求解等。

4.能够独立完成简单的ANSYS工程分析和模拟。

5.能够根据工程问题选择合适的ANSYS模块和参数。

6.能够对ANSYS的结果进行分析和解释。

情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和解决问题的能力。

2.培养学生的团队合作意识和沟通表达能力。

3.培养学生的工程伦理观念和责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括ANSYS的基本原理、操作方法和工程应用。

具体安排如下：1.ANSYS的基本原理：介绍ANSYS的基本概念、原理和应用领域。

2.ANSYS的操作方法：讲解ANSYS的操作界面、功能模块和基本操作，包括几何建模、网格划分、加载和求解等。

3.ANSYS的工程应用：通过实例分析，使学生掌握ANSYS在工程分析和模拟中的应用方法。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握ANSYS的基本原理和操作方法。

2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。

3.案例分析法：通过实际案例的分析，使学生了解ANSYS在工程应用中的具体方法。

4.实验法：通过上机实验，使学生熟练掌握ANSYS的操作方法和技巧。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选择适合本课程的教材，提供学生系统的学习资料。

2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生进一步深入学习和参考。

3.多媒体资料：制作多媒体课件和教学视频，生动形象地展示ANSYS的操作方法和工程应用。

有限元分析及CAE软件应用(ANSYS等)
2012年试题
一、选择题（16分）
3（C）
A. D.特征值曲屈分析
4、PLANE55（A）
A. C.三节点三角形单元
D.四节点壳单元
……
22分）
1
2、ANSYS
3、在ANSYS
类分析方法。

4、ANSYS
5
为每个物体同时辐射并吸收热量，
计算。

6
7
h为对流交换系数，Ts为固体表面的温度，TB为周围流体的温度。

三、结合静力结构分析问题说明ANSYS求解工程问题的主要步骤。

（12分）
四、什么是表面效应单元？SURF152是一种表面效应单元，请说明该单元的特征和功能？（10分）
五、举例说明在哪些情况下，一个热分析问题会变为非线性热分析问题？请写出非线性热平衡方程？（10分）
六、对比ANASYS中实体单元、壳单元、平面单元的区别。

（10分）
七、什么是模态分析？写出其有限元系统方程，并说明ANSYS中模态分析的一般步骤。

（10分）
八、试说明非线性有限元分析为何不能使用叠加原理。

（10分）。

【例2-1】考虑悬臂梁如图2-2，求x=L变形量。

已知条件：杨氏系数E=200E9；截面参数：t=0.01m, w=0.03m, A=3E-4,I=2.5E-9；几何参数：L=4m, a=2m, b=2m；边界外力F=2N,q=0.05N/m.使用ANSYS解决该问题的命令如下：/FILNAM,EX2-1 ! 定义文件名/TITLE,CANTILEVER BEAM DEFLECTION ！定义分析的标题/UNITS,SI ！定义单位制（注意观察输出窗口的单位）/PREP7 ！进入前置处理ET,1,3 ！定义元素类型为beam3MP,EX,1,200E9 ! 定义杨氏模量R,1,3E-4,2.5E-9,0.01 ！定义实常数（要严格根据该元素类型的说明文档所给出的实常数格式）N,1,0,0 ！定义第1号节点X坐标为0，Y坐标为0N,2,1,0 ！定义第2号节点X坐标为1，Y坐标为0N,3,2,0 ！定义第3号节点X坐标为2，Y坐标为0N,4,3,0 ！定义第4号节点X坐标为3，Y坐标为0N,5,4,0 ！定义第5号节点X坐标为4，Y坐标为0E,1,2 ！把1、2号节点相连构成单元，系统将自定义为1号单元E,2,3 ！把2、3号节点相连构成单元，系统将自定义为2号单元E,3,4 ！把3、4号节点相连构成单元，系统将自定义为3号单元E,4,5 ！把4、5号节点相连构成单元，系统将自定义为4号单元FINISH ！退出该处理层/SOLU ！进入求解处理器D,1,ALL,0 ！对1节点施加约束使它X，Y向位移都为0F,3,FY,-2 ！在3节点加集中外力向下2NSFBEAM,3,1,PRES,0.05 ！在3 号元素的第1个面上施加压力（beam3有四个面可通过命令help,beam3查看，任何一个命令都可以通过help,命令查看帮助文档）SFBEAM,4,1,PRES,0.05 ！同上在4号元素的第1个面加压力SOLVE ！计算求解FINISH ！完成该处理层/POST1 ！进入后处理SET,1,1 ！查看子步1，在有限元中复杂的载荷可以看做简单的载荷相互叠加，在ANSYS 中每施加一类载荷都可以进行一次求解，可以查看它对结构的影响，称为子步。

ANSYS大变形预应力模态分析(2012-08-21 10:49:31)转载▼分类：有限元软件-ansysANSYS大变形预应力模态分析一、原理大变形预应力模态分析用于计算高度变形后结构的固有频率和振型，即在荷载作用下，结构的变形非常大(考虑几何非线性影响)，需要考虑结构变形及其应力对固有频率和振型的影响。

此时的模态分析与预应力模态分析过程基本相同，但特征值的求解用PSOLVE命令而不是SOLVE。

二、分析步骤1、建模同常规建模2、静力分析/SOLantype,static !定义静力分析NLGEOM,ON ！打开大变形效应PSTRES,ON ！打开预应力效应（某些情况下使用SSTIF,ON可帮助收敛）EMATWRITE,YES ！写出EMAT文件，这是PSOLVE求解所必须的文件.......SOLVEFINISH3、模态分析/SOLantype,modal !定义模态分析UPCOORD,1,ON ！修正坐标以得到正确的应力，同时将位移清零！！！！Modifies the coordinates of the active set of nodes, based on the current displacements. PSTRES,ON ！打开预应力效应（某些情况下使用SSTIF,ON可帮助收敛）MODOPT.....MXPAND.....PSOLVE,EIGxxxx !求解特征值（频率）和特征向量（振型）等。

！！！可采用与MODOPT命令相匹配的EIGLANB,EIGFULL,EIGUNSYM,EIGDAMP等。

FINISH4、模态扩展/SOLEXPASS,ON !指定模态扩展PSOLVE,EIGEXP ！特征向量扩展（振型）FINISH三、算例以前面已分析的悬臂梁为例，在恳臂端作用一6000kN的轴向压力和1000kN的竖向力，对该结构进行大变形预应力模态分析。

从分析结果可知，一般模态分析、预应力模态分析、大变形预应力模态分析的一阶频率为分别为6．982HZ、1．967HZ、4．774HZ，可见存在较大的差别。

ANSYS有限元培训习题编写：梁利华浙江工业大学机电工程学院2008年8月7日第一部分概述1.1利用P方法分析中心孔板受拉的情况（单元选择plane82，几何尺寸和载荷见下图）。

考虑（1）平面应力带厚度情况；（2）平面应力情况；（3）平面应变情况。

其中：E=2e5MPa，v=0.3，p=100MPa。

由于对称性，可取1/4模型。

1.2 矩形截面悬臂梁自由端受集中载荷作用。

试用（1）三维方法（solid95单元）进行求解；（2）二维梁单元beam3进行求解；（3）三维梁单元beam4进行求解；（4）三维梁单元beam188（梁单元截面自定义）进行求解。

E=2e5MPa，v=0.3。

第二部分 几何实体建模2.1 创建如图所示支架结构。

2.2 创建如图所示的二维几何模型。

2.3 利用扫描特征建模。

2.4 利用螺旋特征建模（300︒）2.5 平行混合特征建模2.6 简单孔特征建模2.7 2.8 2.9 三通接管特征建模（1/4模型）图（A ）三通模型图图（B ）三通模型尺寸图0.2 基层底板0.15厚 0.851 轴衬套内孔 支架厚0.75 4⨯通孔 2.5 0.51.01.40.40.7 通过六点样条连杆小头0.28 0.4 0.33 3.250.03340.02664 0.0594第三部分：有限元建模3.1对2.7题的平面连杆结构进行自由网格练习（利用过渡因子、膨胀因子、网格密度等级和局部细化等控制实现不同的网格划分）3.2对如下结构进行自由网格练习（利用过渡因子、膨胀因子、网格密度等级和局部细化等控制实现不同的网格划分）3.3平面四边形映射网格练习（利用四边形的不同分段进行多种情况的映射网格划分）3.4五条边、六条边的四边形映射网格划分3.5带孔圆筒的自由网格与映射网格练习3.6多面三维实体映射网格练习（利用五面、六面的映射方法）3.7自由网格与映射网格过渡金字塔网格生成练习3.8利用扫略进行六面体网格划分3.9利用拖拉的方式生成扳手六面体网格3.10 对2.9题的三通接管进行映射网格划分3.11 对2.8题的轴承座结构进行全部六面体单元的网格划分第四部分 加载求解、后处理和图形控制4.1 无限长厚壁圆筒受内压作用，设外径Ro=20mm ，内径Ri=10mm ，内压为P=2.5Mpa 。

山东科技大学2012—2013学年第一学期《有限元方法》考试试卷（A卷）班级姓名学号一、选择题（每题1分，共10分）1、弹性力学与材料力学的主要不同之处在于C。

A. 任务；B. 研究对象；C. 研究方法；D. 基本假设。

σ是 C 。

2、在轴对称问题中，径向应力分量rA. 恒为零；B. 与r无关；C. 与θ无关；D. 恒为常数。

3、利用ANSYS进行结构分析时，结果文件为。

A. jobname.rst；B. jobname.rth；C. jobname.rfl；D. jobname.rmg。

4、在ANSYS的单元库中，PLANE42单元属于。

A. 结构梁单元；B. 结构壳单元；C. 结构线单元；D. 结构实体单元。

5、在一个分析中，可能有多个材料特性组，ANSYS通过独特的来识别每个材料特性组。

A. 特性；B. 说明；C. 参考号；D.方法。

6、ANSYS与Pro/E的接口文件类型是。

A..x_t；B. .prt；C. .sat；D. .model。

7、载荷包括所有边界条件以及外部或内部作用效应，下列不属于ANSYS 载荷的是。

A. DOF约束；B. 力；C. 体载荷；D.应力。

8、要求面或者体有规则的形状，即必须满足一定的准则。

A.自由网格；B. 映射网格；C. Sweep分网；D. 其他。

9、独立于有限元网格，即可以改变单元网格而不影响施加的载荷。

A.阶跃载荷；B. 有限元模型载荷；C. 实体模型载荷；D. 斜坡载荷。

10、有限元法首先求出的解是，单元应力和应变可由它求得。

A.节点坐标；B.节点自由度；C. 节点载荷；D. 节点位移。

二、填空题（每空1分，共20分）1、在整个有限元分析的过程中，是分析的基础。

2、平面应力问题与薄板弯曲问题的弹性体几何形状都是，但前者受力特点是，变形发生在板面内；后者受力特点是的力的作用，板将变成有弯有扭的曲面。

3、典型的ANSYS文件包括、、。

4、平面应力问题与平面应变问题都具有个独立的应力分量，个独立的应变分量，但对应的弹性体几何形状前者为，后者为。

、简述下面平面建模过程（ 分）
建立模型
创建平板 （ 分）
在创建矩形对话框中输入
创建倒角线（ 分）
弹出 对话框，分别选择矩形的两条边，单击 在对话框 中输入倒角半径 ，单击 确定。

重复倒角的命令 创建另一个倒角 在对话框 中输入倒角半径 。

通过布尔运算将多余的面积删除（ 分）
选择整个面，单击 ，然后选择两条倒圆角线，单击 ，用线分离了两个面。

选则刚刚被分离的两个小面，单击 ，则生成孔板的两个倒圆角。

创建孔（ 分）
输入
输入
选择角托架为布尔减运算的基体，单击 ，然后选择两个孔，单击 ，两个孔创建完成。

移动工作平面
在输入框里输入 ，单击 。

将坐标原点移动到右边框的中点上（ 分）
创建右平面（ 分）
在创建圆形对话框中输入
通过布尔运算将面积组合为一个整体
分别选择两部分，单击 。

创建大圆孔（ 分）
在创建圆形对话框中输入
通过布尔运算生成圆孔
选择
选择孔板为布尔减运算的基体，单击 ，接着选择刚刚创建的大圆形作为被减去的部分，点击 完成整个孔板的建模。

2011—2012学年第二学期 《大学物理（2-1）》期末考试A 卷答案一、选择题（共30分）1、B2、C3、A4、B5、A6、B7、A8、C9、B 10、B二、简单计算与问答题（共6小题，每小题5分）1、1、答： OA 区间：v > 0 , a < 0 2分 AB 区间：v = 0 , a = 0 1分 BC 区间：v > 0 , a > 0 1分 CD 区间：v > 0 , a = 0 1分2、答：(1) 系统动量不守恒．因为在轴O 处受到外力作用，合外力不为零． 1分动能不守恒．因为是完全非弹性碰撞(能量损失转化为形变势能和热运动能)．1分 角动量守恒．因为合外力矩为零． 1分 (2) 由角动量守恒 m v 0R cos α = (M + m )R 2ω ∴ ()Rm M m +=αωcos 0v 2分3、答：经典的力学相对性原理是指对不同的惯性系，牛顿定律和其它力学定律的形式都是相同的． 2分 狭义相对论的相对性原理指出：在一切惯性系中，所有物理定律的形式都是相同的，即指出相对性原理不仅适用于力学现象，而且适用于一切物理现象。

也就是说，不仅对力学规律所有惯性系等价，而且对于一切物理规律，所有惯性系都是等价的． 3分4、答：根据()()2/3/22v m n p = 公式可知:当温度升高时，由于2v 增大，气体分子热运动比原来激烈, 因而分子对器壁的碰撞次数增加，而且每次作用于器壁的冲量也增加，故压强有增大的趋势． 3分 若同时增大容器的体积，则气体分子数密度n 变小，分子对器壁的碰撞次数就减小，故压强有减小的趋势．因而，在温度升高的同时，适当增大体积，就有可能保持压强不变． 2分5、解：旋转矢量如图所示． 图3分 由振动方程可得 π21=ω，π=∆31φ 1分667.0/=∆=∆ωφt s 1分x (m) ω ωπ/3π/3t = 0 t0.12 0.24 -0.12 -0.24 OAA6、答：(1) 见图，只有让 β ＝90°，才能使通过P 1和P 2的透射光的振动方向(2A)与原入射光振动方向(0A)互相垂直，即β ＝ 90°. 2分(2) 据马吕斯定律，透射光强 I ＝ (I 0cos 2α)cos 2(90°－α)＝ I 0 cos 2α sin 2α ＝ I 0sin 2(2α)/4欲使I 为最大，则需使2α＝90°，即α＝45°． 3分三、计算题（共40）1、（本题10分）解：受力分析如图所示． 2分设重物的对地加速度为a ，向上.则绳的A 端对地有加速度a 向下，人相对于绳虽为匀速向上，但相对于地其加速度仍为a 向下. 根据牛顿第二定律可得：对人： Mg －T 2＝Ma ① 2分 对重物： T 1－21Mg ＝21Ma ② 2分 根据转动定律，对滑轮有 (T 2－T 1)R ＝J β＝MR 2β / 4 ③ 2分因绳与滑轮无相对滑动， a ＝βR ④ 1分 ①、②、③、④四式联立解得 a ＝2g / 7 1分2、（本题10分）解：(1) 1－2 多方过程 11112125)2()(RT T T C T T C E V V =-=-=∆ 11211221212121)(21RT RT RT V p V p W =-=-=11111132125RT RT RT W E Q =+=+=∆ 3分2－3 绝热膨胀过程 12123225)()(RT T T C T T C E V V -=-=-=∆12225RT E W =-=∆ Q 2 = 0 3分3－1 等温压缩过程 ΔE 3 = 0W 3 = －RT 1ln(V 3/V 1) = －RT 1ln(8V 1/V 1) = －2.08 RT 1Q 3 = W 3 = －2.08RT 1 3分 (2) η=1－|Q 3 |/ Q 1 =1－2.08RT 1/(3RT 1) = 30.7% 1分 3、（本题10分） 3、（本题10分）22解：这是一个向x 轴负方向传播的波． (1) 由波数 k = 2π / λ 得波长 λ = 2π / k = 1 m 1分 由 ω = 2πν 得频率 ν = ω / 2π = 2 Hz 1分 波速 u = νλ = 2 m/s 1分 (2) 波峰的位置，即y = A 的位置．由 1)24(cos =+πx t有 π=+πk x t 2)24( ( k = 0，±1，±2，…) 解上式，有 t k x 2-=．当 t = 4.2 s 时， )4.8(-=k x m ． 2分 所谓离坐标原点最近，即| x |最小的波峰．在上式中取k = 8，可得 x = -0.4 的波峰离坐标原点最近． 2分 (3) 设该波峰由原点传播到x = -0.4 m 处所需的时间为∆t ， 则∆t = | ∆x | /u = | ∆x | / (ν λ ) = 0.2 s 1分∴ 该波峰经过原点的时刻 t = 4 s 2分 4、（本题10分）解：(1) 由单缝衍射明纹公式可知()111231221sin λλϕ=+=k a (取k ＝1 ) 1分 ()222231221sin λλϕ=+=k a 1分f x /tg 11=ϕ , f x /tg 22=ϕ 由于 11tg sin ϕϕ≈ , 22tg sin ϕϕ≈所以 a f x /2311λ= 1分a f x /2322λ= 1分则两个第一级明纹之间距为a f x x x /2312λ∆=-=∆=0.27 cm 2分 (2) 由光栅衍射主极大的公式 1111sin λλϕ==k d2221sin λλϕ==k d 2分 且有f x /tg sin =≈ϕϕ所以d f x x x /12λ∆=-=∆=1.8 cm 2分。