ANSYS軟件在材料力學教學中的應用研究-最新教育資料

1、ANSY嗽件在材料力學教學中的應用研究作為一款有源分析軟件，ANS YS各多學科知識融于一體，包 含了結(jié)構(gòu)，電磁，流體，聲學以及熱等領域。在應用方面則涉及 到了造船、生物、輕工、水利、能源等科學研究領域。通過軟件 應用方面可以看出， 在相關(guān)領域知識學習具有一定的難度， 如果 單純依靠教師用傳統(tǒng)方式進行教授， 在教學效果方面一定是差強 人意。ANSYS軟件應用其中，則可以起到一定的輔助作用，教學 工作可以達到事半功倍的效果，學生學習質(zhì)量也有了一定的保 證。1 材料力學教學現(xiàn)狀及內(nèi)容（一）教學現(xiàn)狀 材料力學科目自身的特點在于具有一定的抽象性， 導致理論知識理解方面存在一定難度。 教學工作安排不合理

2、， 教學時間沒 有從學生的理解能力以及應用能力方面考慮， 學生沒有充足的學 習時間，教師在教學過程中為了在有效時間內(nèi)完成相應的教學任 務，在教學的方法上存在一定的不合理性， 沒有有效的調(diào)動學生 參與學習的興趣與熱情。（二）教學內(nèi)容材料力學中有幾部分關(guān)鍵的知識難度較大， 學生在理解的時 候存在一定的問題。 比如應力集中。 所謂應力集中是指構(gòu)件在受 力的情況下， 形狀及外形發(fā)生了突變從而導致的局部范圍內(nèi)的應 力顯著增大。 教材通常只給出了應力集中的影響因素， 但對于在 相關(guān)因素的影響下具體的系數(shù)卻沒有給出確定值， 學生對于這一 點知識未能深入理解。2 ANS YS軟件及有限元ANS YSM牛是由美

3、國一名博士在 1971年推出的，最早的版 本僅僅提供了熱分析及線性結(jié)構(gòu)分析， 其不足之處是只能在大型 計算機運行，并且只是批處理程序。在上世紀 70 年代初期及后 期有一定的發(fā)展，隨著技術(shù)不斷的進步，ANS YSM牛的功能也越來越強大， 為用戶對某些問題進行深入的研究提供了幫助。 有限 元的發(fā)展有三個階段，探索時期，獨立發(fā)展時期，專家應用與其 它軟件相互補充， 共同發(fā)展時期， 并且呈現(xiàn)出了相應的趨勢特征。3 ANS YS軟件特點（一）處理能力強大 處理能力強大主要體現(xiàn)在四個方面， 其一是建模， 其二是網(wǎng)格劃分，其三是參數(shù)設置，其四是與 CAD無縫集成。網(wǎng)格劃分主 要有兩種方式，自由與映射網(wǎng)格劃

4、分，對于不同的幾何體而言， 則有拖拉網(wǎng)格， 層網(wǎng)格， 局部細化。 無縫集成方面， 能夠與多款 ? 件進行數(shù)據(jù)交換。（二）加載求解在ANSYSM牛中，位移，溫度，力等任何載荷可在任意幾何 體或有限元實體上，可以是數(shù)值，也可以是相關(guān)的函數(shù)。（三）后期處理對于利用ANSYSM牛獲得的數(shù)據(jù)，可以采用不同的方式進行 輸出，比如，圖表，動畫，此外還可以進行載荷疊加分析。（四）開放性 開放性主要體現(xiàn)在與其它軟牛的有效對接， 用戶在開放的環(huán) 境下可以根據(jù)自己的需要對軟牛進行相應擴充，對于邊界條牛， 材料結(jié)構(gòu)等可以由用戶自定義。 在不同類型的需求方面還可以進 行二次開發(fā)。ANS YSM牛將自身技術(shù)與相關(guān)軟件有效

5、的結(jié)合在一起，自帶 的語言可以進行二次開發(fā)。 比如用戶可以在CAD中建模，然后通 過接口將數(shù)據(jù)導入到 ANS 丫徽件中進行相關(guān)計算。也可以用程序 自帶語言建模，計算，此時采用的是命令流的方式。4 分析步驟ANS YSM牛分析步驟主要有三個方面。首先是模型創(chuàng)建，包 含讀入或創(chuàng)建模型，定義屬性，以及網(wǎng)格劃分。其次是施加載荷 及選項，條件設定并求解。最后一步是結(jié)果的分析及驗證。5 ANS YS軟件在材料力學教學工作中的優(yōu)勢 （一）教學效果提升材料力學首先是一門專業(yè)基礎課， 其次是將多專業(yè)知識集中 于一體，主要研究內(nèi)容是構(gòu)件在力的作用下產(chǎn)生的變形，損壞， 以及失效等存在的規(guī)律。教學內(nèi)容涉及到公式多，邏

6、輯性強，計 算過程難度大，計算量大，如涉及到微積分等知識，學生對于知 識的掌握及理解存在問題， 對于教師而言， 如何進行有效的教學是不得不思考的問題。ANS YSM牛針對問題進行建模，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖象，從對人 體大腦的刺激來看， 視覺上的刺激更為有效， 大腦對于信息的理 解量更大，層次也更深。將抽象的知識變?yōu)榫唧w，有效降低了學 習難度。并且ANSYS軟件教學是動畫過程，學生對于知識以及相 關(guān)原理的變化有清楚的認識， 表現(xiàn)形式更加生動有趣， 能夠在一 定程度上調(diào)動學生學習的熱情和積極性，實現(xiàn)教學質(zhì)量的提升。（二）應用能力培養(yǎng) 材料力學理論知識的學習是為了更好的在實際工作中應用， 單純的理論教學不

7、足以培養(yǎng)學生的實踐應用能力。 學生對于學習 存在畏難情緒。ANS YSM牛應用通過建模對實際情景進行模擬， 學生在一種高度真實的環(huán)境下學習， 無論是理解能力方面還是在 實踐能力的培養(yǎng)方面都有很大好處。（三）增強探究性學習能力ANS YSM牛在生活中的應用非常廣泛，學生有必要了解熟悉 并掌握。 學生動手的過程是為今后積累一定的經(jīng)驗， 培養(yǎng)并提升 其解決問題的能力，同時也為走向社會奠定基礎。6 實例探究在對ANSYS軟件有了基本的了解之后，可以結(jié)合具體的例子 加深認識。比如ANSYS軟件研究不同載荷下的懸臂梁。 現(xiàn)假設有 一懸臂梁， 長、高、厚度分別是 500， 60， 20。彈性模量為 200GPa， 泊松比為0.3。分別在載荷1500N及集中力偶230N?m發(fā)生橫力與純彎曲由左圖可看出正應力在自由端附近為零，隨截面位置左移， 應力相應增大， 最大值出現(xiàn)在固定端。 在固定端處最上與最下分 別存在最大拉應力，最大壓應力，二者相等。圖 3 為載荷下的米塞斯應力圖， 左為集中載荷， 右為集中力 偶。結(jié)果與實際情況完全相符合。7 結(jié)束語本文對ANSYS軟件相關(guān)方面進行了說明，立足于教學實際， 從軟件在教學工作中的優(yōu)勢以及目前材料力學教學現(xiàn)狀作闡述。 教師在教學工作中將軟件教學作為教學工作的一個重點來抓， 讓 學生通過自身動手實踐， 對書中知