《计算机辅助工程M》机08考试试卷B标准答案

内蒙古工业大学2010——2011学年第一学期
《计算机辅助工程》试卷B
(课程代码：010114023M )
试卷审核人： 考试时间：2010.12.30 注意事项：1、本试卷适用于机08结课考试使用。

2、本试卷共5页，满分100分。

答题时间120分钟。

3、本试卷为闭卷考试试卷。

班级 姓名 学号
1. 根据要求填空（每空1分，共30分）
1）有限元分析中涉及到的三大类方程：力的平衡方程、几何变形方程、材料的物理方程。

2）虎克定律：σ= E ε 。

3）形函数的和为 1 。

4）在有限元建模中，可以使用几个参考系，对于一维单元，整体坐标X 和局部坐标x 的关系为 。

5）向由梁(beam)、杆(spars)和弹簧(springs)构成的非连续性的模型添加的载荷类型为集中载荷。

考虑惯性载荷就必须定义材料密度 (材料特性DENS)。

6）ANSYS
中常见对称类型包括： 轴对称 、 旋转对称 、平面 （或镜面）对称、重复或平移对称四种类型。

7）在ANSYS 坐标系中，总体直角坐标系的固定内部编号为 0，总体球坐标系的固定内部编号为 2 。

8）ANSYS 中，施加载荷可以有两种途径为： 在实体几何模型上施加载荷、在有限元模型上施加载荷。

i X X x =
+
9）ANSYS壳单元中，Shell是壳单元用于薄面板或曲面模型。

壳单元分析应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。

10）ANSYS线单元中，Beam (梁)单元是用于杆，薄壁管件等模型，在设置实常数时需要的参数有：面积、转动惯量。

11）面单元网格划分形状有三角形、四边形。

12）ANSYS中常用单元的形状有：点、线、面、体。

13）ANSYS中，集中力载荷包括力（Fx,Fy,Fz)和扭矩（Mx,My,Mz),只能施加到关键点和节点上，其方向由关键点关联节点的节点坐标系决定。

14）两种实体建模思路为：自底向上的CAD实体建模；自顶向下的CAD实体建模。

15）ANSYS中有一些重要的文件类型，如：二进制jobname.db 为数据库文件；二进制jobname.rxx 或jobname.rst为结果文件。

16）通用后处理器可以用图形来显示要读取的结果数据，我们常用的图形显示功能包括支反力图显示、等值线显示、向量图显示等。

2.简答题（共50分）
1）简述如下布尔运算的各项内容的功能及应用。

（8分）
①Add；②Subtract③Intersect④Divide
答案：①Add：相加，结果是多个线、面或体之间合并成一个新的几何对象。

（2分）
②Subtract：相减，结果是多个线、面或体之间相减生成一个新的几何对象。

（2分）
③Intersect：求交，结果是求参加运算的几何对象的公共部分。

（2分）
④Divide：切分，切分后原几何多项被分成多个更小的几何
对象。

（2分）
2）2）在ANSYS前处理模型创建模块中创建下图的方法有好多种，就其中的一种方法用文字描述，写出必要的步骤。

（6分）说明：矩形（2×4），圆半径为1。

答案：①在ANSYS创建模型窗口中通过坐标（0,0）（4,2）先创建矩形面；（2分）
②然后通过半径r=1与圆心（0,0）创建圆面；（4分）
③运用布尔运算：先选择矩形面，单击OK，再选择圆面，单击OK就好了。

（6分）
3）用公式描述有限元问题的方法有几种，并列举出来。

（6分）答案：（1）直接公式法（2分）
（2）最小总势能公式法（2分）
（3）加权余数法（2分）
4)简要列出单载荷步求解的求解过程。

（7分）
答案：①进入求解器；
②选择分析类型；
③设置分析类型选项；
④施加边界条件与载荷；
⑤设置载荷步选项；
⑥执行求解；
⑦退出求解器。

5) ANSYS分析的基本流程是什么？（9分）
答案：1. 前处理（General Preprocessor, PREP7）
1）单元选择
2）材料属性
3）几何模型
4）单元划分（3.5分）
2. 求解处理（Solution Processor, SOLU）
1）载荷条件
2）边界条件
3）求解（3.5分）
3. 后处理（General Postprocessor, POST1或Time Domain
Postprocessor, POST26）（2分）
6)执行ANSYS分析的开始前的准备工作有哪些？（6分）
答案：
1、清空数据库并开始一个新的分析。

（1.5分）
2、指定新的工作文件名。

（1.5分）
3、指定新标题。

（1.5分）
4、指定新的工作目录。

（1.5分）
7）简述网格划分主要包括哪几个步骤。

（8分）
答案：1、定义单元属性(单元类型、实常数、材料属性)。

（2分）
2、设定网格尺寸控制(控制网格密度). （2分）
3、选择要划分网格的网格划分器类型，（2分）
4、执行网格划分. （2分）
3. 实例应用题（共20分）
1）如图所示一平面薄板，面积2m ×4m ，左端全固定，在平面板右端承受一大小为1000N/m 的均布力，方向水平向右。

材料的弹性模量为2e11 Pa ，泊松比为0.3. 采用如图所示的计算模型来进行有限元分析，单元类型选为Shell ，Elastic 4 node 63，计算整个梁结构的变形UX 和等效应力（显示变形云图和等效应力云图）。

（要求：写出详细的分析步骤及方法。

）
答：①通过桌面图标启动ANSYS 程序，并更改工作名称；（2分）
②选择单元类型为Shell ，Elastic 4 node 63，定义实常数，定义薄板厚度；（4分）
③创建直线，通过坐标点(0,0)和(4,1)创建矩形面，然后通过半径r=0.25与圆心（2,0.5）创建圆面；（6分）
④运用布尔运算：先选择矩形面，单击OK ，再选择圆面，单击OK ；（8分）
⑤网格划分，先给所有面分配单元属性，并控制总体单元尺寸，用自由网格划分器进行网格划分；（10分）
⑥进入求解器，选择静力分析，并设置载荷选项卡；（12分） ⑦施加载荷，左端直线全部固定，右端直线施加均布力Pressure ：-1000N ；（14分）
⑧执行求解；（16分）
⑨进入通用后处理器，读入最后结果序列；（18分）
⑩通过菜单命令观察变形云图和等效应力云图。

（20分）。