湖南工业大学有限元考试

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填空题 1有限元是近似求解_一般连续_场问题的数值方法 2有限元法将连续的求解域离散为若干个子域_,得到有限个单元,单元和单元之间用节点相连 3从选择未知量的角度来看,有限元法分为三类 位移法. 力法 混合法 4以_节点位移_为基本未知量的求解方法称为位移法. 5以_节点力_为基本未知量的求解方法称为力法. 6一部分以__节点位移__,另一部分以_节点力_为基本未知量的求解方法称为混合法. 7直梁在外力的作用下,横截面的内力有剪力_和_弯矩_两个. 8平面刚架结构在外力的作用下,横截面上的内力有 轴力_ 、剪力_和 弯矩 . 9进行直梁有限元分析,平面刚架单元上每个节点的节点位移为 挠度 和 转角 10、平面刚架有限元分析,节点位移有(轴向位移)、(横向挠度)、(截面的转角)。 11平面刚架结构中,已知单元e的坐标变换矩阵[T]和在局部坐标系x’O’y’下的单元刚度矩阵[K’],则单元在真体坐标系xOy下的单元刚度矩阵为_ [K]= [T][K’] [T] 12弹性力学问题的方程个数有15个,未知量的个数有15个. 13弹性力学平面问题的方程个数有8_个,未知量个数有8_个 14把经过物体内任意一点各个_ 截面上的应力状况叫做__该点_的应力状态 15形函数在单元上节点上的值,具有本点为_1_.它点为零的性质,并且在三角形单元的任一节点上,三个行函数之和为_1_ 16在进行节点编号时,要尽量使用同一单元的相邻节点的 狭长的带状尽可能小,以使最大限度地缩小刚度矩阵的带宽,节省存储,提高计算效率. 17三角形单元的位移模式为_线性位移模式_- 18矩形单元的位移模式为__线性位移模式_ 19、在弹性和小变形下,节点力和节点位移关系是(线性的)。 20几何方程是研究__应变___和_位移 之间关系的方程 21物理方程是描述_应力_和_应变_关系的方程 22平衡方程反映了_应力__和_位移_之间关系的 23、形函数是(定义于)单元内部坐标的(连续)函数,它反映了单元的(位移)状态。 24在选择多项式位移模式的阶次时,要求_所选的位移模式应该与局部坐标系的方位无关的性质为几何_各向同性 25单元刚度矩阵描述了_节点力_和_节点位移之间的关系 26在选择多项式作为单元的位移模式时,多项式阶次的确定,要考虑解答的收敛性,即要满足单元的_完备性和 协调性要求 27三节点三角形单元内的应力和应变是_常数,四节点矩形单元内的应力和应变是线性_变化的 28在矩形单元的边界上,位移是线性_变化的 29整体刚度是一个呈_ 狭长的带状_分布的稀疏矩阵 30整体刚度[K]是一个奇异阵,在排除刚体位移_后,它正义阵

选择题 1、从选择未知量的角度来看,有限元法可分为三类,下面那种方法不属于其中( C)。 A、力法 B、位移法 C、应变法 D、混合法 2、下面对有限元法特点的叙述中,哪种说法是错误的( D)。 A、可以模拟各种几何形状负责的结构,得出其近似值。 B、解题步骤可以系统化,标准化。 C、容易处理非均匀连续介质,可以求解非线性问题。 D、需要适用于整个结构的插值函数。 3、几何方程研究的是( A )之间关系的方程式。 A、应变和位移 B、应力和体力 C、应力和位移 D、应力和应变 4、物理方研究的是( D )之间关系的方程式。 A、应变和位移 B、应力和体力 C、应力和位移 D、应力和应变 5、平衡方程研究的是( C )之间关系的方程式。 A、应变和位移 B、应力和体力 C、应力和位移 D、应力和应变 6、在划分单元时,下列哪种说法是错误的( A )。 A、一般首选矩阵单元;B、可以同时选用两种或两种以上的单元; C、节点与节点相连;D、划分单元的数目,视要求的计算精度和计算机性能而定。 7、下面哪种单元的单元刚度矩阵必须通过积分计算才能用到( D )。 A、杆单元 B、梁单元 C、等厚度三角形单元 D、矩阵单元 8、单元的刚度不取决于下列哪种因素( B )。 A、单元大小 B、单元位置 C、弹性常熟 D、单元方向 9、可以证明,在给定载荷作用下,有限元计算模型的变形与实际结构变形之间的关系为 ( B )。 A、前者大于后者 B、前者小于后者 C、两者相等 D、不确定 10、ANSYS按功能作用可分为若干个处理器,其中(B)用于施加载荷及边界条件。 A、前处理器 B、求解器 C、后处理器 D、辅助处理器 11、下面关于有限元分析法的描述中,哪种说法是错误的( B )。 A、分布载荷与自由边界的分界点,支撑点等应取为节点。 B、单元之间通过其边界连接成组合体。 C、应力变化梯度较大的部位划分的单元可小一些。 D、单元各边的长度以及各内角不应相差太大。 12、下列关于等参单元的描述中,哪种说法是错误的(C )。 A、应用范围广 B、可以灵活的增减节点,容易构造各种过渡单元 C、将规则单元变换为不规则单元后,易于构造位移模式 D、推导过程具有通用性 13、从选择未知量的角度来看,有限元法可分为三类,混合法的未知量是( C )。 A、节点位移和应变 B、节点力和应变 C、节点力和节点位移 D、不确定 14 下述对有限元法特点的描述中,哪种说法是错误的_B__ A复杂问题的有限元单元分析计算,可能会耗费相当惊人的计算资源 B对有限求解域问题没有较好的处理方法 C划分网络时,需依赖使用者的经验 D较容易处理非均匀连续介质 15在划分单元时,下列哪种说法是错误的__D__ A杆件的交点取为节点 B集中载荷作用处为节点 C单元长度不能相差太大 D自由端不能取为节点 16对于平面问题,在选单元时一般首选__D__ A六面体单元 B矩形单元 C四面体单元 D三角形单元或等参单元 17下面哪种说法不是形函数的性质__C___ A本点为1,它点为0 B在单元的任一节点上,三个形函数之和为1 C三角形单元任一边上的形函数,与三角形的三个节点坐标都有关 D相邻单元的位移分别进行线性插值后,在其公 18下面四种假设中,哪种不属于分析弹性力学的基本假设_C_ A连续性假设 B完全弹性假设 C大变形假设 D均匀性假设 19下面四种假设中,哪种不属于分析弹性力学的基本假设B__ A无初应力假设 B有限变形假设 C各向同性假设 D小变形假设 20下列关于三角形单元的说法中哪种是错误的_C____ A位移在单元内是线性的 B应变和应力在单元内是常数 C在单元的公共边上应力和应变的值是连续的 D其形函数是线性的 21下列关于矩形单元的说法中哪种是错误的_D___ A单元的位移模式是双线性线性模式 B应变和应力在单元内不是常量,而是线性变化的 C位移在单元的公共边界上是连续的 D其形函数是线性的 22应用圣维南原理简化边界条件时,是将物体的一小部分边界上的面力,变换为分布不同 但静力等效的面力,这里的“静力等效”是指变化前后的力系的__D__ A主矢量相同 B对于同一点的主矩相同 C AB要同时成立 D主矢量相同,对于同一点的主矩也相同) 23描述一点的应力状态需要的应力分量是__C_ A2个 B3个 C6个 D9个 24选择多项式作为单元的位移模式时,多项式阶次的确定,要考虑解答的收敛性,哪种说 法不是单元必须满足的要求D___ A完备性 B协调性 C几何各向同性 D对称性

问答题 1、试述节点力和节点载荷的区别。 节点力是单元与节点之间的作用力;如果取整个结构为研究对象,节点力为内力节点载荷是作用在节点上的外载荷。 2、试述求整体刚度矩阵的两种方法。 分别建立各节点的平衡方程式,写成矩阵形式,可求得整体刚度矩阵;将各单元刚度矩阵按规律叠加,也可得整体刚度矩阵。 3、平面应力问题和平面应变问题的区别是什么,试各举出一个典型平面应力问题和平面应变 问题的实例。 平面应力问题:(1)长宽尺寸远大于厚度(2)沿板面受有平行于板面的面力,且沿厚度均布,体力平行于板面而且不沿厚度变化,在平板的前后表面上无外力作用。 平面应变问题:(1)z向尺寸远大于x、y向尺寸,且与z轴垂直的各个横截面尺寸都相同; (2)受有平行于横截面(xy平面)且不沿z向变化的外载荷,约束条件沿z向也不变,即所有内在因素和外来作用都不沿长度变化。 举例:平面应力问题等厚度薄板状弹性体,受力方向沿板面方向,荷载不沿板的厚度方向变化,且板的表面无荷载作用。 平面应变问题——水坝用于很长的等截面四柱体,其上作用的载荷均平行于横截面,且沿柱长方向不变法。 4、试述平面应力问题和平面应变问题的特点。 平面应力问题的特点:1长、宽尺寸远大于厚度2沿板面受有平行板面的面力,且沿厚度均匀,体力平行于板面且不沿厚度变化,在平板的前后表面上无外力作用。平面应变问题的特点:1Z向尺寸远大于XY向尺寸,且与Z轴垂直的各个横向面尺寸都相同2受有平行于横截面(XY平面)且不沿Z向变化的外载荷,约束条件沿Z向也不变,即所有内在因素和外来作用都不沿长度变化。 5、试分别叙述三角形单元和矩形单元的优缺点。 三角形单元的位移模式是线性的,位移是连续的,应变和应力在单元内是常数,在单元的公共边界上应力和应变的值将会有突变。另外,三角形单元的边界适应性好,较容易进行网格划分和逼近边界形状,其缺点是他的位移模式是线形函数,单元的应力和应变都是常数,精度不够理想。矩形单元的位移模式是双线性模式,单元内的应力和应变是线性变化的,精度比三角形单元高,在两相邻矩形单元的公共边界上,其位移是连续的。其缺点是矩形单元不能适就斜交的边界和曲线边界,而且不便于对结构的不同部位采用不同大小的单元,从而不易达到提高有限元分析计算的效率的精度的目的。 7、平面问题中划分单元的数目是否越多越好? 不是越多越好。划人单元的数目,视要求的计算精度和计算机的性能而定。随着单元数目的接连多,有限元解逐步逼近于真实解,但是,单元数目接连加,刚求解的有限元线性方程组的数目接连多,需要占用更多的计算机内存资源,求解时间接连长,所以,在计算机上进行有限元分析时,还要考虑计算机的性能。单元数过多并不经济。 9、写出单元刚度矩阵的表达式,并说明单元刚度与那些因素有关? [B]-单元应变矩阵,[D]-弹性矩阵,t-厚度)单元刚度矩阵取决于单元的大小、方向、和弹性常数,而与单元的位置无关,即不随单元或坐标轴的平移而改变。