工程有限元分析_复习题
有限单元法考试题及答案
有限单元法考试题及答案一、选择题1. 有限元法是一种用于求解偏微分方程的数值方法，其基本思想是将连续域离散化成有限个互不重叠的子域。
这种说法正确吗？A. 正确B. 错误答案：A2. 在有限元法中，单元的选取通常遵循以下哪个原则？A. 单元越小越好B. 单元越大越好C. 单元大小应根据问题的具体需求来确定D. 单元大小固定不变答案：C3. 有限元分析中，边界条件的处理方式不包括以下哪一项？A. 强制边界条件B. 自然边界条件C. 忽略边界条件D. 周期性边界条件答案：C4. 在有限元法中，下列哪个不是常用的单元类型？A. 三角形单元B. 四边形单元C. 六面体单元D. 圆形单元答案：D5. 有限元法中，形函数的作用是什么？A. 描述单元的几何形状B. 描述单元的物理属性C. 用于构建单元的局部刚度矩阵D. 用于描述单元内部的位移场答案：D二、简答题1. 简述有限元法的基本步骤。
答案：有限元法的基本步骤包括：定义问题域和边界条件，划分网格，选择单元类型，定义形函数，组装全局刚度矩阵，施加边界条件，求解线性方程组，提取结果。
2. 有限元法中，局部刚度矩阵是如何构建的？答案：局部刚度矩阵是通过单元的形函数和材料属性来构建的。
首先，根据单元的形函数和材料属性，计算单元的应变和应力。
然后，利用应变和应力，通过积分得到单元的局部刚度矩阵。
三、计算题1. 给定一个简单的一维弹性杆问题，其长度为L，两端固定，中间受力P。
请使用有限元法求解该杆的位移和应力分布。
答案：首先，将杆划分为若干个单元，每个单元的长度为Δx。
然后，为每个单元定义形函数，通常是线性形函数。
接着，根据形函数和材料属性（如杨氏模量E），构建每个单元的局部刚度矩阵。
将所有单元的局部刚度矩阵组装成全局刚度矩阵。
由于杆两端固定，边界条件为位移为零。
最后，将力P施加到中间节点，求解全局刚度矩阵对应的线性方程组，得到节点位移。
应力可以通过位移和形函数计算得到。
有限元复习题及答案
1.弹性力学和材料力学在研究对象上的区别？材料力学的研究对象是杆状构件，即长度远大于宽度和厚度的构件；弹性力学除了研究杆状构件外，还研究板、壳、块，甚至是三维物体等，研究对象要广泛得多。
2.理想弹性体的五点假设？连续性假设，完全弹性假设，均匀性假设，各向同性假定，小位移和小变形的假定。
3.什么叫轴对称问题，采用什么坐标系分析？为什么？工程实际中，对于一些几何形状、载荷以及约束条件都对称于某一轴线的轴对称体，其体内所有的位移、应变和应力也都对称于此轴线，这类问题称为轴对称问题。
通常采用圆柱坐标系r、θ、z分析。
这是因为，当弹性体的对称轴为z轴时，所有的应力分量、应变分量和位移分量都将只是r和z的函数，而与无θ关。
4.梁单元和杆单元的区别？杆单元只能承受拉压荷载，梁单元那么可以承受拉压弯扭荷载。
具体的说，杆单元其实就是理论力学常说的二力杆，它只能在结点受载荷，且只有结点上的荷载合力通过其轴线时，杆件才有可能平衡，像均布荷载、中部集中荷载等是无法承当的，通常用于网架、桁架的分析；而梁单元那么根本上适用于各种情况〔除了楼板之类〕，且经过适当的处理〔如释放自由度、耦合等〕，梁单元也可以当作杆单元使用。
5.薄板弯曲问题与平面应力问题的区别？平面应力问题与薄板弯曲问题的弹性体几何形状都是薄板，但前者受力特点是平行于板面且沿厚度均布载荷作用，变形发生在板面内；后者受力特点是垂直于板面的力的作用，板将变成有弯有扭的曲面。
平面应力问题有三个独立的应力分量和三个独立的应变分量，薄板弯曲问题每个结点有三个自由度，但是只有一个是独立的其余两个可以被它表示。
6.有限单元法结构刚度矩阵的特点？对称性，奇异性，主对角元恒正，稀疏性，非零元素呈带状分布。
7.有限单元法的收敛性准那么？完备性要求，协调性要求。
完备性要求：如果出现在泛函中场函数的最高阶导数是m阶，那么有限元解收敛的条件之一是单元内场函数的试探函数至少是m次完全多项式，或者说试探函数中必须包括本身和直至m阶导数为常数的项，单元的插值函数满足上述要求时，我们称单元是完备的。
有限元试题及答案
有限元试题及答案一、选择题1.有限元分析是一种利用计算机数值方法进行结构分析的方法，下面哪个说法是正确的？A. 有限元分析对结构的约束条件没有要求B. 有限元分析只适用于静力分析C. 有限元分析可以用来研究结构的动力响应D. 有限元分析的计算结果一定是精确的答案：C2.有限元法的基本步骤包括以下几个环节：I. 离散化II. 单元划分III. 节点连接IV. 计算材料性质V. 施加边界条件VI. 构建刚度矩阵和载荷向量VII. 求解节点位移和应力VIII. 后处理与结果分析请问选择项中正确的顺序是：A. IV – I – II – III – V – VI – VII – VIIIB. I – II – III – IV – V – VI – VII – VIIIC. II – III – V – IV – VI – I – VII – VIIID. I – III – II – IV – V – VI – VII – VIII答案：B3.在有限元分析中，单元是指将结构划分为有限个小单元来近似表示结构的方法。
下面哪个选项给出了常用的结构单元类型？A. 三角形单元，四面体单元，六面体单元B. 矩形单元，六面体单元，圆形单元C. 圆形单元，矩形单元，六面体单元D. 四面体单元，矩形单元，三角形单元答案：D二、填空题1.有限元分析中，刚度矩阵的计算需要根据单元的_________和材料的_________计算得到。
答案：几何形状，物理性质2.有限元法最常用的数学插值函数是_________函数。
答案：形函数3.在有限元分析中，自由度是指结构中的每个_________未知量。
答案：位移三、计算题1.给定如图所示的二维结构，使用有限元法进行分析。
假设结构材料为线性弹性材料，其杨氏模量为200 GPa，泊松比为0.3。
结构整体尺寸为5m x 3m，单元尺寸为1m x 1m。
分析载荷为2000 N，施加在结构的中心节点上。
有限元复习题及答案
1.两种平面问题的根本概念和根本方程；答：弹性体在满足一定条件时，其变形和应力的分布规律可以用在某一平面内的变形和应力的分布规律来代替，这类问题称为平面问题。
平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。
平面应力问题设有张很薄的等厚薄板，只在板边上受到平行于板面并且不沿厚度变化的面力，体力也平行于板面且不沿厚度变化。
由于平板很薄，外力不沿厚度变化，因此在整块板上有：，，剩下平行于XY面的三个应力分量未知。
平面应变问题设有很长的柱体，支承情况不沿长度变化，在柱面上受到平行于横截面而且不沿长度变化的面力，体力也如此分布。
平面问题的根本方程为：平衡方程几何方程物理方程〔弹性力学平面问题的物理方程由广义虎克定律得到〕•平面应力问题的物理方程平面应力问题有•平面应变问题的物理方程平面应变问题有在平面应力问题的物理方程中，将E替换为、替换为，可以得到平面应变问题的物理方程；在平面应变问题的物理方程中，将E替换为、替换为，可以得到平面应力问题的物理方程。
2弹性力学中的根本物理量和根本方程；答：根本物理量有：空间弹性力学问题共有15个方程，3个平衡方程，6个几何方程，6个物理方程。
其中包括6个应力分量，6个应变分量，3个位移分量。
平面问题共8个方程，2个平衡方程，3个几何方程，3个物理方程，相应3个应力分量，3个应变分量，2个位移分量。
根本方程有：1.平衡方程及应力边界条件：平衡方程：边界条件：2.几何方程及位移边界条件：几何方程：边界条件：3.物理方程:3.有限元中使用的虚功方程。
对于刚体，作用在其上的平衡力系在任意虚位移上的总虚功为0，这就是刚体的平衡条件，或者称为刚体的虚功方程。
对于弹性变形体，其虚位移原理为：在外力作用下处于平衡的弹性体，当给予物体微小的虚位移时，外力的总虚功等于物体的总虚应变能。
设想一处于平衡状态的弹性体发生了任意的虚位移,相应的虚应变为,作用在微元体上的平衡力系有〔X,Y,Z〕和面力。
外力的总虚功为实际的体力和面力在虚位移上所做的功，即：在物体产生微小虚变形过程中，整个弹性体内应力在虚应变上所做的功为总虚应变能，即：其中为弹性体单位体积内的应力在相应的虚应变上做的虚功，由此得到虚功方程：4.节点位移，单元位移及它们的关系。
有限元分析考试
有限元复习资料工程问题的研究对象：离散体：材料力学中的连续梁、建筑结构框架和桁架结构。
我们把这类问题，称为离散系统。
离散问题是可解的连续体：通常可以建立它们应遵循的基本方程，即微分方程和相应的边界条件。
通常只能得到少数简单问题的精确解答。
对于许多实际的工程问题，还无法给出精确的解答。
有限元方法的两大应用:科学计算或数值模拟数字设计或虚拟仿真(CAD CAM CAE)有限元法的实质：将复杂的连续体划分为有限个简单的单元体，化无限自由度问题为有限自由度问题。
将连续场函数的（偏）微分方程的求解问题转化为有限个参数的代数方程组的求解问题。
有限元法的基本思路：将连续系统分割成有限个分区或单元，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统有限元分析的基本步骤：1）建立研究对象的近似模型。
2）将研究对象分割成有限数量的单元(结构离散化)3）用标准方法对每个单元提出一个近似解（单元分析）（1）选择位移模式（2）建立单元刚度矩阵（3）计算等效节点力4）将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统（单元集成）5）用数值方法求解这个近似系统。
（选择合适计算方法计算节点位移、应力、应变）6）计算结果处理与结果验证（如何显示、分析数据并找到有用的结论）弹性力学的基本假设：（1）连续性（2）均匀性（3）各向同性（4）完全弹性符合（1）-（4）假定的称为理想弹性体。
（5）小变形假定满足以上五个基本假设的弹性力学称为线弹性力学。
弹性力学中的基本量：1）外力（体力面力集中力）弹性体受外力以后，其内部将产生应力。
三种外力应力（正应力剪应力）应力成对出现，坐标面上的应力以正面正向，负面负向为正。
六个应力分量剪应力互等定律：作用在两个互相垂直的面上并且垂直于该两面交线的剪应力是互等的。
(大小相等，正负号也相同)。
弹性体在受外力以后，还将发生变形。
物体的变形状态，一般有两种方式来描述：1、给出各点的位移；（运动）三个位移分量2、给出各微元体的变形（应变）六个应变分量在弹性体内部，三类基本方程：根据微分体上力的平衡条件（法向应力和剪应力即内力与其体力平衡），，建立平衡微分方程；根据微分线段上应变－位移的几何条件，建立几何方程；根据应力－应变间的物理条件，建立物理方程当沿X轴方向的两个对面受有均匀布的正应力时，弹性体在X方向的伸长还伴随有侧收缩，即在y和Z方向的单位缩短。
有限元分析基础 复习资料
1. 什么是等参数单元？（教材）坐标变换和单元内的场函数采用相同数目的节点参数及相同的插值函数，这种变换方法是等参数变换，这种变换方式能满足坐标变换的相容性，采用等参数变换的单元称之为等参数单元。
2. 等参数单元的特点、基本条件、划分单元应注意的问题（教材习题）3.应用等参数单元时为什么要采用高斯积分，高斯积分点的数目如何确定？（教材习题）4.薄板弯曲问题的基本假设是什么？（其他参考书）（1）板弯曲钱垂直于中面的法线，在板弯曲后保持为直线，并垂直于弯曲后的中面。
（2）板面各水平层之间相互挤压（3）薄板受垂直于中面的载荷时可以为中间层各点设有平行于板面的位移.5.位移插值必须满足的三个条件：（教材）（1）位移插值函数应能满足单元的刚体位移（2）位移插值函数应能反映常量应变——常应变准则（3）位移插值函数应能保证单元内及相邻单元间位移的连续性——变形协调准则6.什么是轴对称问题？（其他参考书）：轴对称物体的形变及应力分布不一定是轴对称的，只有当约束和载荷都对称于旋转轴时，轴对称物体的变形及应力分布才是轴对称的。
我们把满足上述条件的系统应力分析问题称为轴对称问题。
（教材）：如果弹性体的几何形状、约束情况以及所受的外力，都是绕某一轴对称的，则弹性体的应力、应变和位移也就对称于这一轴，这种问题称为轴对称问题。
7.刚度矩阵性质(总刚)：（1）对称性，关于正对角线对称（2）稀疏性，矩阵中有大量的零元素（3）带状分布，矩阵中非零元素在主对角线两侧呈带状分布 10.形函数的性质。
(教材) （1）单元内任一点的三个形函数之和恒等于1，即Ni+Nj+Nm=1. (2)在节点i:Ni=1,Nj=0,Nm=0 在节点j:Ni=0,Nj=1,Nm=0 在节点 m:Ni=0,Nj=0,Nm=1 11. 有限元法的特点（其他参考书）（1）概念清楚，容易理解（2）适应性强，应用范围广。
（3）有限元法采用矩阵形式表达，便于编制计算机程序，可以充分利用数字计算机的优势。
有限元分析及应用习题答案
有限元分析及应用习题答案有限元分析及应用习题答案有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，可以用来解决各种结构力学问题。
在学习有限元分析的过程中，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以巩固理论知识，提高应用能力。
本文将给出一些有限元分析及应用的习题答案，希望对读者有所帮助。
1. 什么是有限元分析？有限元分析的基本步骤是什么？有限元分析是一种通过将结构划分为有限数量的子域，然后对每个子域进行数值计算，最终得到整个结构的应力、应变等力学参数的方法。
其基本步骤包括：建立有限元模型、选择适当的数学模型、进行数值计算、分析计算结果。
2. 有限元分析的优点是什么？有限元分析具有以下优点：- 可以处理任意形状的结构，适用范围广。
- 可以考虑材料非线性、几何非线性等复杂情况。
- 可以对结构进行优化设计，提高结构的性能。
- 可以得到结构的应力、应变等力学参数分布，为工程实际应用提供参考。
3. 有限元分析中的单元是什么？常见的有哪些类型？有限元分析中的单元是指将结构划分为有限数量的子域，每个子域称为一个单元。
常见的单元类型有：- 一维单元：如梁单元、杆单元等，适用于解决一维结构问题。
- 二维单元：如三角形单元、四边形单元等，适用于解决平面或轴对称问题。
- 三维单元：如四面体单元、六面体单元等，适用于解决立体结构问题。
4. 如何选择适当的单元类型？选择适当的单元类型需要考虑结构的几何形状、边界条件、材料性质等因素。
一般来说，对于简单的结构，可以选择较简单的单元类型；对于复杂的结构，需要选择更复杂的单元类型。
此外，还需要根据具体问题的要求和计算资源的限制进行选择。
5. 有限元分析中的边界条件有哪些类型？有限元分析中的边界条件包括：- 位移边界条件：指定某些节点的位移或位移的导数。
- 力边界条件：施加在结构上的外力或力矩。
- 约束边界条件：限制某些节点的位移或位移的导数为零。
6. 有限元分析中的材料模型有哪些？有限元分析中常用的材料模型有：- 线性弹性模型：假设材料的应力与应变之间存在线性关系。
有限元期末考试题及答案
有限元期末考试题及答案一、选择题1. 有限元方法是一种数值分析方法，主要用于求解什么类型的数学问题？A. 线性代数方程B. 微分方程C. 积分方程D. 代数方程答案：B2. 在有限元分析中，单元的划分是基于什么原则？A. 单元数量B. 单元形状C. 问题域的几何特性D. 计算资源答案：C3. 下列哪项不是有限元分析中常用的单元类型？A. 三角形单元B. 四边形单元C. 六面体单元D. 圆形单元答案：D二、填空题4. 有限元方法中，______是指将连续的物理域离散成有限数量的小区域，这些小区域称为单元。
答案：离散化5. 在进行有限元分析时，通常需要定义材料属性，包括______、密度和弹性模量等。
答案：泊松比三、简答题6. 简述有限元方法的基本步骤。
答案：有限元方法的基本步骤包括：定义问题域、离散化问题域、选择单元类型、定义材料属性、构建全局刚度矩阵、施加边界条件、求解线性代数方程、提取结果。
7. 解释什么是有限元分析中的收敛性，并说明影响收敛性的因素。
答案：收敛性是指随着单元数量的增加，有限元分析结果逐渐接近真实解的性质。
影响收敛性的因素包括单元的类型、形状、大小以及网格的布局等。
四、计算题8. 假设有一个长度为2米的杆，两端固定，中间施加了一个向下的力F=1000N。
如果杆的材料是钢，其弹性模量E=210 GPa，泊松比ν=0.3，请计算杆的弯曲位移。
答案：首先，根据Euler-Bernoulli梁理论，可以写出弯曲位移的方程为：\[ w(x) = \frac{F}{384EI} L^3 \]其中，\( w(x) \) 是位移，\( F \) 是施加的力，\( L \) 是杆的长度，\( E \) 是弹性模量，\( I \) 是截面惯性矩。
对于一个矩形截面，\( I \) 可以表示为：\[ I = \frac{bh^3}{12} \]假设杆的截面宽度为b，高度为h，代入上述公式，可以计算出位移。
(完整word版)工程有限元分析_复习题
《工程中的有限元方法》复习提纲第1章引言1.简要论述求解工程问题的一般方法和步骤；图1-1 工程问题的一般求解步骤2.简要论述有限元方法求解问题的一般步骤3.说明ANSYS中关于单位制的使用问题第2章弹性力学问题有限元分析4.出一道由单刚组装总刚的问题5.为什么位移有限元得到的应力结果的精度低于位移结果？在当前计算结果的基础上如何进一步提高应力结果的精度？6.弹性力学平面问题包括＿＿＿＿和＿＿＿＿两类，举例说明；7.平面问题三角常应变有限元中形函数之和为＿＿＿＿；8.什么是命令流文件？编写命令流文件的方法有哪些？如何调试你编写的命令流文件？结构分析时采用命令流文件的方式有哪些好处？第3章单元分析9.有限元解的收敛准则是什么？进行简单的解释。
10.以下几条曲线，哪条对应的计算过程是收敛的？11.常见的力学问题中，哪些属于C0问题？哪些属于C1问题？二者有什么不同？12.为什么ANSYS等商用软件中只提供最高二阶的单元，而没有更高阶的单元？13.Serendipity单元和Lagrange矩形单元相比，其不同点在哪里？有什么优点和缺点？14.提高有限元计算精度的三种方法是什么？进行简要的阐述。
15.等参变换中的Jacob矩阵有什么物理意义？其行列式又有什么几何意义？16.什么是完全积分、减缩积分和选择积分？17.什么情况下会出现剪切自锁问题？如何解决这个问题？18.什么情况下会出现体积自锁问题？如何解决这个问题？19.为什么有时候需要采用减缩积分？减缩积分可能带来什么问题？如何解决这个问题？第4章桁架结构有限元分析20.给定一个微分方程，如何建立其等效积分形式和等效积分弱形式？二者区别在哪里？为什么后者在数值分析中得到更多的应用？21.不同的加权余量法的区别在哪里？什么是加权余量法的伽辽金格式？22.自然边界条件和强制边界条件的区别是什么？为何这样命名？举例说明在应力分析和温度场分析时自然边界条件和强制边界条件分别是什么？23.为什么基于最小势能原理的有限元解是下限解，即总体位移和真实值相比偏小？24.会手工计算简单的一维杆件结构，如：已知p、a、b、EA，用有限元计算两端反力及杆件应力：第5章梁结构有限元分析25.梁问题的控制方程和边界条件是什么？26.了解用最小势能原理或者Rayleigh-Ritz方法求解梁问题的一般步骤27.梁单元是哪种类型的单元，C0还是C1？为什么？28.建立梁单元的一般过程29.什么是结构单元？什么是实体单元？举例说明？在实际使用中如何根据实际情况合理选择单元类型？第6章板壳结构有限元分析30.板问题的控制方程和边界条件31.板问题的近似求解方法32.厚板和薄板的区别是什么？33.什么时候该选择板壳单元而不是平面单元？二者有什么区别/第7章特征值和稳定性问题有限元分析34.特征值分析中的一致质量阵和集中质量阵有什么区别？35.如何在ANSYS中实施特征值分析和稳定性分析？第8章热分析及热应力问题有限元分析36.温度场分析的控制方程和边界条件如何给定？37.是否可同时在边界上给定温度和热流？38.建立温度场分析有限元格式的一般步骤是什么？39.考虑热应力的结构分析和不考虑热应力时主要区别在哪里？40.热力耦合分析时强耦合和弱耦合分别是什么意思？如何实施？。
有限元期末考试试题
有限元期末考试试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 在有限元分析中，单元的刚度矩阵通常通过以下哪种方式计算？A. 直接积分B. 线性插值C. 经验公式D. 试验数据2. 以下哪个选项不是有限元分析中的边界条件？A. 固定边界B. 自由边界C. 周期边界D. 热边界3. 有限元方法中，节点的自由度数量取决于什么？A. 单元类型B. 材料属性C. 几何形状D. 载荷类型4. 在进行热传导问题的有限元分析时，以下哪个方程是正确的？A. 牛顿第二定律B. 热平衡方程C. 动量守恒定律D. 质量守恒定律5. 以下哪个不是有限元分析中常用的单元类型？A. 四节点矩形单元B. 三角形单元C. 六面体单元D. 八节点等参单元二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述有限元方法的基本步骤，并举例说明其在工程中的应用。
2. 解释什么是等参单元，并说明它在有限元分析中的重要性。
3. 描述在有限元分析中如何处理非线性问题，并给出一个具体的例子。
三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个由四个节点构成的二维平面应力问题，节点坐标如下：节点1: (0, 0)节点2: (1, 0)节点3: (1, 1)节点4: (0, 1)已知材料的弹性模量E=210 GPa，泊松比ν=0.3。
若在节点1和节点3上施加单位力（1 N），试求该结构的位移场和应力场。
2. 考虑一个长方体热传导问题，其尺寸为Lx=0.5m，Ly=0.3m，Lz=0.2m。
该长方体的热导率为k=50 W/m·K，初始温度分布为T(x, y, z, 0) = 300 K。
若在x=0和x=Lx的面上施加恒定的边界温度T=400 K，试求经过时间t=10s后长方体内部的温度分布。
四、论述题（共30分）1. 论述有限元分析在结构优化设计中的作用，并讨论其在现代工程设计中的重要性。
有限元复习题分析
1.弹性力学平面应力问题有什么几何特征、载荷特征和应力特征？答：（1）几何特征：等厚度的薄板；（2）载荷特征：体力作用于体内，面力和约束作用于板边， 三者均平行于板中面，沿板厚不变；（3）应力特征：由于外力、约束沿z 向不变，应力中只有平面存在且仅为（x ，y ）函数。
2.简要叙述平面应力问题有限元位移法分析步骤，并给出主要公式。
答：3.单元刚度矩阵中任意一个元素Krs 的物理意义是什么？答： 为第s 个位移分量为单位1，其余位移为零时需要在施加的第r 个节点力，也即第s 结点的位移对第r 结点力的贡献。
4.有限元解弹性力学问题要保证解答收敛性，单元位移多项式满足什么条件？答：包含刚体平移和转动；包含常应变；可证满足相邻单元公共边界上的连续性条件。
5.试说明三角形单元、四节点四边形单元的解答是收敛的。
答： 三角形单元、四节点四边形单元的位移函数中包含了常数项和一次项，所以包含了刚体位移和 常应变；当考虑相邻单元公共边界时，两种单元类型的相邻单元公共边界共用两个节点，而此时的位移函数一个自变量为常数，位移函数经退化为两个未知系数，即f=Bx+C 或f=By+C 的形式，刚好可以由公共的两个节点位移条件位移确定。
故解答是收敛的。
6.单元刚度方程 反映的物理意义是什么？推导方法有哪些？答：反映了单元节点位移与节点力之间的关系(结点平衡法，虚位移原理，最小势能原理)7.有限元位移法分析弹性力学平面问题时如果采用四边形八结点曲边单元，选取的位移函数多项式包括那些项(用直角坐标x , y 表示)？答：主要包含常数项C ，线性项x , y ，二次项x 2, xy, y 2，三次项x 2y , xy 2。
rs k 12312344565678u a a x a y u x y xyv a a x a yv x y xyαααααααα=++=+++=++=+++三角形单元四边形单元()()()[]{}{}e e e k F δ=8.简要叙述平面刚架有限元分析步骤，给出主要公式。
有限元考试试题
有限元考试试题一、选择题（每题5分，共30分）1、在有限元分析中，我们通常使用什么方法来求解偏微分方程？A.积分法B.差分法C.有限差分法D.有限元法2、下列哪个不是有限元法的优点？A.可以处理复杂几何形状B.可以处理非线性问题C.可以处理大规模问题D.可以处理不稳定问题3、在有限元分析中，我们通常将连续的物理场离散化为一系列的什么？A.有限个点B.无限个小段C.有限个小段D.无限个点4、下列哪个不是有限元分析的基本步骤？A.划分网格B.建立模型C.执行计算D.编写代码5、在有限元分析中，我们通常使用什么来描述物理场的性质？A.偏微分方程B.泛函方程C.常微分方程D.边界条件6、下列哪个不是有限元分析的应用领域？A.结构分析B.流体动力学C.电磁学D.社会科学二、填空题（每题10分，共40分）7、______是一种将连续的物理场离散化为一系列有限个点的方法，是有限元分析的基础。
8、在有限元分析中，我们通常使用______来对物理场进行离散化处理。
9、______是一种求解偏微分方程的数值方法，广泛应用于有限元分析。
10、在有限元分析中，我们通常使用______来描述物理场的性质。
三、解答题（每题20分，共60分）11、请简述有限元分析的基本步骤，并解释其在结构分析中的应用。
12、请说明在有限元分析中，如何处理边界条件，并举例说明。
13、请简述有限元分析的优点和局限性。
有限空间培训考试试题及答案一、选择题1、在有限空间内，以下哪个行为是危险的？A.带压操作B.穿著宽松衣服C.使用电动工具D.所有上述答案：D.所有上述。
在有限空间内，带压操作、穿著宽松衣服和使用电动工具都是危险的。
2、当进入有限空间前，应该进行哪项操作？A.排放内部气体B.测试内部气体C.对内部进行冲洗D.所有上述答案：D.所有上述。
在进入有限空间前，应该进行排放内部气体、测试内部气体并对内部进行冲洗。
3、有限空间内的危险因素不包括以下哪个？A.缺氧B.有毒气体C.电击D.所有上述答案：C.电击。
有限元分析
有限元分析6、离散的目的是什么？（6 分）答案要点：将无穷自由度问题转换成有限个自由度问题，从而将连续的微分方程转换为有限个代数方程求解。
7、总刚矩阵是一个奇异阵，其物理意义是什么？（6 分）答案要点：结构在无约束或约束不足时，结构可以可以发生刚体运动，从而在结构的位移中包含刚体位移，而不是变形位移。
8、建立有限元模型应遵循哪两个基本原则？（6 分）答案要点：（1）保证计算结果的精度；（2）控制模型的规模。
每答对1 个得3 分。
9、结构有限元静力分析主要计算什么内容？（6 分）答案要点：（1）结构变形；（2）结构应变；（3）结构应力。
每答对1 个得2 分。
（5）变差缩减性；（6）仿射不变性。
备注：每种性质须给出简要的说明，每个性质各 1 分。
1、比较体素构造法和边界表示法的优缺点，并给出混合表示方法的特点。
（6 分）答案要点：（1）边界表示法边界表示法在图形处理上有明显的优点，因为这种方法与工程图的表示法相近，根据其数据可以迅速转化为线框模型和面模型。
尤其在曲面造型领域，便于计算机处理、交互设计与修改。
对于面的数学描述而言，用边界表示法可以表达平面和自由曲面（如Coons 曲面、NURBS 曲面）。
边界表示法的缺点是数据量庞大，对于简单形体如球体、柱体等的表示显得过于复杂。
（2 分）（2）体素构造法体素构造法在几何形状定义方面具有精确、严格的特点。
其基本定义单位是体和面，但不具备面、环、边、点的拓扑关系，因此其数据结构简单。
在特征造型方面，体素正是零件基本形状的具体表示，因此对于加工过程中的特征识别具有重要作用。
正是由于体素构造法未能建立完整的边界信息，因此难以向线框模型和工程图转化，并且在显示时必须进行形状显示域的大量计算。
同样，对于自由形状形体的描述也难以进行，对于模型的局部形状修改不能进行。
（2 分）（3）混合表示在实践中，体素构造法和边界表示法各有所长，因此目前的几何造型引擎几乎都采用体素构造和边界表示的混合方法来进行实体造型。
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《工程中的有限元方法》复习提纲
第1章引言
1.简要论述求解工程问题的一般方法和步骤；
图1-1 工程问题的一般求解步骤
2.简要论述有限元方法求解问题的一般步骤
3.说明ANSYS中关于单位制的使用问题
第2章弹性力学问题有限元分析
4.出一道由单刚组装总刚的问题
5.为什么位移有限元得到的应力结果的精度低于位移结果？在当前计算结
果的基础上如何进一步提高应力结果的精度？
6.弹性力学平面问题包括＿＿＿＿和＿＿＿＿两类，举例说明；
7.平面问题三角常应变有限元中形函数之和为＿＿＿＿；
8.什么是命令流文件？编写命令流文件的方法有哪些？如何调试你编写的
命令流文件？结构分析时采用命令流文件的方式有哪些好处？
第3章单元分析
9.有限元解的收敛准则是什么？进行简单的解释。
10.以下几条曲线，哪条对应的计算过程是收敛的？
11.常见的力学问题中，哪些属于C0问题？哪些属于C1问题？二者有什么
不同？
12.为什么ANSYS等商用软件中只提供最高二阶的单元，而没有更高阶的
单元？
13.Serendipity单元和Lagrange矩形单元相比，其不同点在哪里？有什么优
点和缺点？
14.提高有限元计算精度的三种方法是什么？进行简要的阐述。
15.等参变换中的Jacob矩阵有什么物理意义？其行列式又有什么几何意
义？
16.什么是完全积分、减缩积分和选择积分？
17.什么情况下会出现剪切自锁问题？如何解决这个问题？
18.什么情况下会出现体积自锁问题？如何解决这个问题？
19.为什么有时候需要采用减缩积分？减缩积分可能带来什么问题？如何解
决这个问题？
第4章桁架结构有限元分析
20.给定一个微分方程，如何建立其等效积分形式和等效积分弱形式？二者
区别在哪里？为什么后者在数值分析中得到更多的应用？
21.不同的加权余量法的区别在哪里？什么是加权余量法的伽辽金格式？
22.自然边界条件和强制边界条件的区别是什么？为何这样命名？举例说明
在应力分析和温度场分析时自然边界条件和强制边界条件分别是什么？
23.为什么基于最小势能原理的有限元解是下限解，即总体位移和真实值相
比偏小？
24.会手工计算简单的一维杆件结构，如：
已知p、a、b、EA，用有限元计算两端反力及杆件应力：
第5章梁结构有限元分析
第6章板壳结构有限元分析第7章结构动力学问题有限元分析第8章特征值和稳定性问题有限元分析第9章热分析及热应力问题有限元分析
第10章大作业
在不违背基本物理规律的前提下，可自行添加你认为有用的数据，或者做出一些假设。
10.1考虑一块受单向拉伸作用的平板，材料弹性模量为E=200 GPa，
泊松比为ν=0.3，板厚t=5 mm，拉伸外力为p=100 MPa，板的长度和宽度分别为a=1 m和b=0.3 m，在长度方向上进行拉伸，板中央有一个穿透的圆孔，直径为d=30 mm。
σστ)的大小及所在位置的影响；
讨论小圆孔直径对结构中最大应力分量(,,
x y xy
将有限元结果与弹性力学里得到的理论结果进行比较分析(选取若干典型节点的应力分量为研究对象，在不同小孔直径条件下进行比较)；
分别利用数值解(加密网格)和理论解对所得到结果的合理性进行讨论；
若板中间不是圆孔而是菱形孔，其中菱形的长轴沿板长方向，菱形的短轴沿板宽方向，长轴长度为l=60 mm，短轴长度为s=15 mm。
求解该问题，并对其合理性进行讨论；
如果上一步得到的结果不合理，问题可能出现在哪里？请尝试给出一个能解释得通的合理的解。
(提示：由于在尖角处会出现应力奇异，因此网格越细，计算得到的应力越大，远远超出了材料的极限，可通过采用弹塑性材料模型来解决这个问题。
)
10.2如图所示用铆钉连接的两块板，材料弹性模量为E=200 GPa，
泊松比为 =0.3，许用正应力[σ]=160 MPa，许用切应力[τ]=140 MPa，拉伸外力为P=160 kN，板厚t=10 mm，长度b=1000 mm，宽度b=120 mm，铆钉直径d=20 mm。
考虑其中上面的那块板，假设铆钉是刚体，且一共需要4颗铆钉，通过有限元计算设计
最合理的铆钉排列方式及其位置。