Ansys Workbench軟件在材料力學(xué)教學(xué)中的探索與應(yīng)用

AnsysWorkbench軟件在材料力學(xué)教學(xué)中的探索與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：0311.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2022）08（c）-0171-02

對(duì)于機(jī)械類的同學(xué)來(lái)講，材料力學(xué)是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好此門課程的內(nèi)容不僅為后續(xù)課程打下良好的力學(xué)基礎(chǔ)，而且也可以將工程力學(xué)學(xué)問直接應(yīng)用于工程實(shí)踐，解決實(shí)際工程問題。對(duì)于同學(xué)來(lái)說(shuō)，在有限的課堂里，既理解力學(xué)的基本概念和理論，又培育自己分析和解決實(shí)際問題的力量。明顯，同學(xué)是做不到。這就要求材料力學(xué)老師實(shí)行有效的教學(xué)方式，充分調(diào)動(dòng)同學(xué)主動(dòng)性，把抽象的教學(xué)內(nèi)容詳細(xì)化，AnsysWorkbench軟件可以對(duì)這樣問題進(jìn)行模擬仿真，可得到事半功倍的教學(xué)效果[1]。

1材料力學(xué)教學(xué)中存在的問題

由于材料力學(xué)典型特點(diǎn)是內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)。為了拓寬高校生的就業(yè)方向，各學(xué)校相應(yīng)調(diào)整了培育方案，材料力學(xué)壓縮到80個(gè)學(xué)時(shí)。保證教學(xué)內(nèi)容不變，在學(xué)時(shí)削減下，保證教學(xué)質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)，每位任課老師都面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。老師轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的板書教學(xué)，而采納多媒體教學(xué)，雖然課件可以圖文并茂，信息量大，但也存在弊端。為了節(jié)約課堂教學(xué)理論推導(dǎo)的時(shí)間，直接由多媒體給出推導(dǎo)的最終結(jié)果，同學(xué)對(duì)此印象不深，對(duì)結(jié)果理解不夠透徹，到實(shí)際應(yīng)用中就發(fā)蒙，無(wú)從下手。因此，提出把AnsysWorkbench軟件引入課堂，作為課件的補(bǔ)充材料，使教學(xué)過程更清楚，內(nèi)容更加連貫和完整，激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)的愛好，促進(jìn)同學(xué)的工程實(shí)踐力量和創(chuàng)新意識(shí)的提高，為國(guó)家培育出更多高素養(yǎng)的工程人才[1，2]。

2AnsysWorkbench軟件在材料力學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

材料力學(xué)與工程實(shí)際聯(lián)系極為親密，其中一些定理、定律和結(jié)論廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，是解決工程實(shí)際問題的重要基礎(chǔ)課程。材料力學(xué)中，概念較多，對(duì)定理的理論推導(dǎo)也多，并且有些概念比較抽象，只單純的教學(xué)講解，同學(xué)不簡(jiǎn)單接受和理解。通過AnsysWorkbench軟件模擬后，可以用云圖顯示內(nèi)容，具有比較直觀的特點(diǎn)。這種新的授課方式，可以通過顏色、動(dòng)畫等大量的信息刺激同學(xué)，將充分調(diào)動(dòng)同學(xué)的身心，提高課堂的氛圍，調(diào)動(dòng)同學(xué)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，降低材料力學(xué)學(xué)習(xí)的難度。同時(shí)，可以通過軟件建模，增加同學(xué)對(duì)材料力學(xué)學(xué)習(xí)的愛好，培育同學(xué)較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)分析力量和創(chuàng)新意識(shí)。通過軟件模擬，同學(xué)經(jīng)過整個(gè)建模的過程，載荷的加載方法、材料性質(zhì)的加載，加深同學(xué)對(duì)工程背景的理解，提高解決工程實(shí)際問題的力量[1]。

3AnsysWorkbench軟件在教學(xué)中的應(yīng)用案例

3.1問題描述

彎矩作用在鋼桿模型（見圖1）。鋼桿模型由1體和2體兩部分組成：1體的長(zhǎng)寬高是10mm×5mm×15mm；2體的長(zhǎng)寬高是10mm×5mm×15mm，在端面3處被固定，彎矩作用在1體上，方向?yàn)榇怪盰軸，由X軸指向Z軸，分析在彎矩作用下鋼桿的變形及應(yīng)力分布[3]。

3.2結(jié)果分析

依據(jù)AnsysWorkbench軟件使用方法，啟動(dòng)Workbench并建立分析項(xiàng)目靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析；導(dǎo)入創(chuàng)建的幾何體；添加材料庫(kù)；添加模型材料屬性；劃分網(wǎng)格；施加載荷與約束；結(jié)果后處理等步驟后，求解出等效應(yīng)力分析云圖（見圖2）、等效應(yīng)變分析云圖（見圖3）和總變形分析云圖（見圖4）。

4結(jié)語(yǔ)

把AnsysWorkbench軟件引入到材料力學(xué)，老師敏捷運(yùn)用到教學(xué)中，通過創(chuàng)建模型，進(jìn)行仿真模擬，求解后可以輸出應(yīng)力、應(yīng)變和位移等參數(shù)的分布云圖，生動(dòng)直觀呈現(xiàn)在同學(xué)面前，調(diào)動(dòng)同學(xué)