计算机辅助动力学分析作业

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计算机辅助分析考题

1、一电力系统中，除一个平衡节点外，还有m 个ＰＱ节点，n 个ＰＶ节点。

用极坐标下的牛顿拉夫逊法求解该系统的潮流分布过程中产生的雅可比矩阵的阶数为_2m+n_，而采用直角坐标时，雅可比矩阵的阶数为_2(m+n)_。

一个n 节点电力系统，除一个平衡节点外，还有m 个ＰＶ节点，n-(m+1)个ＰＱ节点。

用极坐标下的牛顿拉夫逊法求解该系统的潮流分布过程中产生的雅可比矩阵的阶数为_2（n-1）-m_而采用直角坐标时，雅可比矩阵的阶数为_2（n-1）_。

2、采用因子表法求解线性代数方程组的优点是_当常数向量发生改变时，可以不用再次计算系数矩阵的消去过程，从而节约了计算量_。

采用因子表法求解线性方程组的主要优点是_在求解相同系数阵不同已知向量的多个线性方程组时，可提高求解效率_。

3、ＰＱ分解法在利用电力系统特征时，除忽略电压幅值变化对有功功率分布和电压相角变化对无功功率分布的影响外，还根据电力系统的正常运行条件作了如下假设：_cos 0ij δ≈_、_sin ij ij ij G B δ<<_、_2i i ii Q U B <<_。

4、电力系统静态稳定计算程序采用的是_小扰动法，将描述系统的微分方程_线性化，并确定方程的特征根，以此来判定系统能否保持静态稳定。

填空5、不计发电机的阻尼作用：结论：（1）P S Eq ,0>为βj ±，系统是稳定的(考虑到摩擦等因素)，090<δ；（2）P S Eq ,0<为β±，系统是不稳定的，090=δ失稳形式；（3）0=Eq S ，090=δ，为稳定极限，临界稳定，090=Eq δ稳定极限运行角：系统保持SS 条件下的最大运行功能稳定极限：系统在保持静态稳定的条件下，所能输运的最大功率发电机固有振荡功率：J EqN e T S f ω∏=216、采用Г型等值电路相比，变压器Π形等值电路的主要优点有_省去归算，变压器分阶头调整时不影响等值电路的其它元件参数值_。

计算机辅助分析考题

1、一电力系统中，除一个平衡节点外，还有m 个ＰＱ节点，n 个ＰＶ节点。

用极坐标下的牛顿拉夫逊法求解该系统的潮流分布过程中产生的雅可比矩阵的阶数为_2m+n_，而采用直角坐标时，雅可比矩阵的阶数为_2(m+n)_。

一个n 节点电力系统，除一个平衡节点外，还有m 个ＰＶ节点，n-(m+1)个ＰＱ节点。

用极坐标下的牛顿拉夫逊法求解该系统的潮流分布过程中产生的雅可比矩阵的阶数为_2（n-1）-m_而采用直角坐标时，雅可比矩阵的阶数为_2（n-1）_。

2、采用因子表法求解线性代数方程组的优点是_当常数向量发生改变时，可以不用再次计算系数矩阵的消去过程，从而节约了计算量_。

采用因子表法求解线性方程组的主要优点是_在求解相同系数阵不同已知向量的多个线性方程组时，可提高求解效率_。

4、电力系统静态稳定计算程序采用的是_小扰动法，将描述系统的微分方程_线性化，并确定方程的特征根，以此来判定系统能否保持静态稳定。

计算机辅助工程分析

5-1 有限单元法
有限元分析的前置处理和后置处理
❖ 前置处理
主要功能
⑴ 生成节点坐标 ⑵ 生成网格单元 ⑶ 修改和控制网格单元
⑷ 引进边界条件 ⑸ 单元物理几何属性编辑 ⑹ 单元分布载荷编辑
5-1 有限单元法
有限元分析的前置处理
半圆管的有限元网格显示举例
5-1 有限单元法
有限元分析的精度
取决于网格划分的密度。为了提高分析精度，同时又避免计算量过大，可以采取将网格在高应力区局部加密的办法。
5-1 有限单元法
❖有限元法基本求解过程
5-1 有限单元法
有限元基本原理及实例
设有一仅受自重作用的等截面直杆，上端固定，下端自由。杆截面积为A，杆长为L，单位杆长重力Q，用有限元方法求杆上各点的位移。
5-1 有限单元法
有限元基本原理及实例
❖ 解题过程
⑴ 将直杆分割成若干个有限长度的单元，本题分为3个，节点4个。
5-3 计算机仿真
➢ 数学仿真：
计算机通过数学模型进行仿真即建立系统（或过程）的可以计算的数学模型（仿真模型），并据此编制成仿真程序放入计算机进行仿真试验，掌握实际系统（或过程）在各种内外因素变化下性能的变化规律。
特点：
与物理仿真相比，数学仿真系统的通用性强，可作为各种不同物理本质的实际系统的模型，故其应用范围广，是目前研究的重点。
⑴ 用节点位移表示单元位移 ⑵ 用节点位移表示单元应变 ⑶ 用节点位移表示单元应力 ⑷ 用节点位移表示节点力，得出单元刚度矩阵。
5-1 有限单元法
解题步骤（续）
3 总体结构合成
⑴ 分析整理单元刚度矩阵，生成节点载荷矩阵，合成总体刚度矩阵，建立以节点位移为未知量的线性代数方程组。

计算机辅助工程分析-1

《计算机辅助工程分析》试题答案一填空题1 弹性力学是研究可变形固体在温度变化和边界约束等作用下的弹性变形与应力状态的科学。

2 在弹性力学课程中一般做四个基本假定为连续性假定,均匀性假定,各向同性假定,小变形假定。

3 在弹性力学中四个最基本方程为平衡方程,几何方程,本构方程,变形协调方程。

4 CAE的技术种类包括有限元法，边界元法，有限差分法。

5 ANSYS有限元典型分析大致分为三个步骤为建立有限元模型，加载和求解，结果后处理和结果查看。

6 ANSYS将载荷分为六类，分别为自由度约束，集中力载荷,面载荷,体载荷，惯性载荷，耦合场载荷。

7 ANSYS提供的坐标系有总体坐标系,局部坐标系，节点坐标系，单元坐标系,显示坐标系,结果坐标系六种坐标系统。

8 网格划分方法有自由网格划分，映射网格划分两种。

9 ANSYS后处理器包括两个模块通用后处理器,时间历程后处理器。

10 常用的分析类型选项有Static（静态），Harmonic(谐态)，Transient(瞬态)。

二选择题1以下哪个为主菜单命令（ a ）a)Element Type; b)File; c)Select; d)list2映射网格划分面对象时，所用单元必须全部是哪些单元（ a b ）a)三角形单元；b)四边形单元；c)五边形单元；d)六边形单元3ANSYS有哪两种模型（ c d ）a)点；b)线；c)实体模型；d)有限元模型4 ANSYS实体建模有哪两种（ b c ）a)自左向右；b)自底而上；c)自顶而下；d)自右向左5 用自底向上的方法构造模型时，首先定义的是（ a ）对象：a)关键点；b)线；c)面；d)体6 一般的交运算有哪些类型交运算（ a b c ）a)线与线的交；b)面与面的交；c)体与体的交；d)点与点的交7 常用的单元属性包括哪些内容（ a b c d ）a)单元类型；b)单元实常数；c)材料属性；d)单元坐标系8 ANSYS将智能网格划分水平分为10级，默认水平级别是（ d ）a)1; b)10; c)8; d)69 交迭运算有哪些类型( a b c )a)体与体之间的交迭运算；b) 面与面之间的交迭运算；c) 线与线之间的交迭运算；d) 点与点之间的交迭运算10 退出ANSYS的方法有（ a b c d ）a)在工具栏中单击Quit;b)在实用菜单中退出File Exit;c)在命令输入窗口输入Exit;d)直接单击主界面右上角的×按钮三简答题1 CAE和有限单元法的定义是什么？答：计算机辅助工程分析技术（CAE）是利用计算机对工程设计中所涉及的各种学科问题进行数值仿真分析的一种现代技术，是运用有限单元法对产品的结构或其他机械系统的力学性能进行分析的技术。

计算机辅助电路分析1

& & & & 4、在图4电路中，电容端电压相量为 100∠0 o V 。试求 U 和 I ，U 和 I 的模值及辐角，并
绘出相量图。（提示：由于U、I数值差异较大，应在两个界面上绘相量图）
20084531
& I j100
+
& U
150
-j200
+
_
100∠0°V _
图4 解：1）MATLAB 程序 I=100/150+100/(-200*j) U=100-100*j*I abs(I),abs(U) angle(I),angle(U) subplot(2,1,1),compass([I]); subplot(2,1,2),compass([U]); 2) 运行结果： I= 0.6667 + 0.5000i
图1 解：（1）混合变量方程
100 0 − 1/100 0 1/ 500 + 1、 0 1 / 200 + 1 / 10 − 1 / 10 − 1 / 200 − 1 / 100 − 1 / 10 + 0.1 1 / 10 + 1 / 100 − 0 .1 0 − 1 / 200 − 0.1 0 1 / 1000 + 1 / 200 + 0.1 0 1 0 0
2) （1）输入输出方程
d i / d t +(1/L)* U s =(R/L)*i
（2） MATLAB 程序 y=dsolve('0.2*Dy+20-200*y=0','y(0)=0'); t=0:0.05*0.2/200:5*0.2/200; ezplot(t,y);

ANSYS动力学分析

ANSYS动力学分析ANSYS（Analysis System）是由美国ANSYS公司开发的一款计算机辅助工程分析软件，广泛应用于工程领域的结构力学、流体力学、电磁场和热传导等方面的分析计算。

其中，动力学分析是ANSYS的一个重要模块，主要用于分析和模拟机械系统在动态载荷下的响应和行为。

动力学分析是通过模拟和分析物体的运动过程来揭示其受力和受弯的内部原因，以及预测其在不同动态载荷下的响应和行为。

通过对机械系统进行动力学分析，我们可以了解结构的强度和刚度，预测结构在运动过程中的变形和应力分布，并给出相应的改进和优化建议。

因此，动力学分析在新产品的设计改进、故障排查和现有结构评估等方面具有重要的应用价值。

动力学分析使用的数学模型主要基于牛顿力学原理，将机械系统简化为质量、刚度和阻尼等基本参数的集合。

通过在ANSYS中建立适当的几何模型和边界条件，可以通过施加合适的载荷或运动条件来模拟机械系统的运动过程。

在此基础上，ANSYS还提供了一系列强大的分析工具，如求解器、后处理和可视化工具等，使得用户可以全面、准确地分析和评估机械系统的动态响应。

在动力学分析中，常见的问题包括振动、冲击、疲劳和动态响应等。

振动分析研究结构在自身固有频率下的振动特性，包括固有频率、振型和模态质量等。

冲击分析一般用于模拟机械系统在外界冲击载荷下的响应，如撞击、爆炸等。

疲劳分析则研究结构在重复载荷作用下的寿命与损伤。

动态响应分析综合考虑质量、刚度和阻尼等因素，研究结构在动态载荷下的响应和行为。

ANSYS在动力学分析方面提供了多种分析方法和工具，包括模态分析、响应谱分析、频率响应分析、时程分析、非线性动力学分析等。

模态分析提供了机械系统的固有频率、振型和模态质量等信息，可以帮助优化结构的设计。

响应谱分析可根据外界地震激励谱进行分析，预测结构在地震等自然灾害发生时的抗震性能。

频率响应分析模拟了机械系统在受到调制频率载荷时的响应，包括位移、速度和加速度等。

计算机辅助工程大作业

CAE（Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。

其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形式简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。

此时求解的基本方程将是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。

CAE从20世纪60年代初开始在工程上应用到今天，已经历了40多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。

随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE 系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统（CAD/CAPP/CAM/CAE）的重要环节。

CAE系统的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以用通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。

采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。

同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应用、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图，通常称此过程为CAE的后处理。

电力系统计算机辅助分析综合训练实验报告

电力系统计算机辅助分析综合训练实验报告姓名：学科、专业：电气工程及其自动化学号：完成日期：2012.7.15大连理工大学Dalian UniversityofTechnology目录实验一PSASP的基本使用 (1)实验二5节点系统的潮流计算与PSASP验证 (4)实验三IEEE14节点系统的潮流计算与潮流调整 (16)实验四潮流调整 (26)实验五对称短路计算和不对称短路计算 (39)实验一PSASP的基本使用一、实验目的学习掌握PSASP仿真软件图模一体化的操作界面，掌握电力系统各元件的数学模型，为进行电力系统分析计算打下基础。

二、实验内容利用一个简单5节点系统首先进行潮流估算，再以PSASP仿真软件进行仿真计算，通过图形和文本两种方式进行仿真，验证计算结果的正确性。

三、实验原理《电力系统分析综合程序》(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage,PSASP)是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，是高度集成和开放具有我国自主知识产权的大型软件包。

PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持，可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析。

全国各省市、香港地区电力规划设计、生产调度运行、科研教育等超过400家用户，应用于多项大型电力系统工程计算分析，应用于多所大学作为科研和教学的有力工具。

功能：潮流计算、短路计算、暂稳计算、小扰动稳定、电压稳定、静态安全分析、最优潮流等。

PASASP7.0图模一体化平台，“图”有单线图、地理位置接线图、厂站主接线图；“模”指模型及数据。

可边绘图边建数据，也可根据已有数据进行图形的快速绘制。

PASASP将数据分为四类：基础数据、计算数据、结果数据、用户自定义数据等。

基础数据：基于物理特性的电力系统元件库和元件公用参数库计算数据：根据不同计算的需要，与计算密切相关的数据结果数据：各种计算结果的数据，与相关计算数据相对应实验步骤：1、建立网络结构，输入元件参数与发电和负荷数据（基础数据可分数据组）。

计算机辅助分析报告

三、程序流程图
、形成节点导纳矩阵的程序流程图
、形成节点阻抗矩阵的程序流程图
四、过程记录
、例用节点导纳矩阵的程序求图所示的节点网络的导纳矩阵。
图
解：输入数据：
请输入节点数
请输入支路数
请输入由支路参数形成的矩阵
[ ;
;
;
;
]
请输入由节点号及其对地阻抗形成的矩阵:
[ ]
输出结果如下：
、形成如图所示网络的阻抗矩阵。
、二中第题的要求是将实验二第题所对应的中的电压源分别改为、、、时，用因子表进行求解。对于此我们只需将实验二第题中的常数项矩阵分别改为：
（）、用回路电流法求解时的常数项矩阵分别：
（）、用节点电压法求解时的常数项矩阵分别： ; ; ;
其余参数不变。然后，再按照验二第题中求解步骤进行求解即可。
输出结果如下：
、了解欧拉法及改进欧拉法求解微分方程的基本原理；
、读懂课本中相应算法的实现例程；
、掌握针对上述算法提供的函数。
二、算法功能与原理
、高斯消去法解线性方程组的基本思想是用矩阵行的初等变换将系数矩阵约化为具有简单形式的矩阵（三角形矩阵、单位矩阵等）。三角形方程易于求解。
、高斯消去法步骤分为：消元计算、回代计算。
、掌握用分解法计算潮流的基本原理和程序设计要点。
二、算法功能与原理
、算法是常用的一种解非线性方程的方法，电力系统中计算潮流把复功率表示为各节点电压向量的方程式，利用算法求解非线性方程就能解出各节点的电压向量。
、算法是利用超切面从一组试探向量寻找另一组试探向量。迭代过程即用更接近真解的向量代替原试探向量。
()()*();
用被归一化的行，消去下面的剩余行
实际被处理的元素，在被归一化的对角元的右下角

计算机辅助工程分析

计算机辅助工程，即CAE (Computer Aided Engineering)，是一个涉及面广、集多学科与工程技术于一体的综合性、知识密集型技术。

在产品开辟阶段，企业应用CAE 能有效地对零件和产品进行仿真检测，确定产品和零件的相关技术参数，发现产品缺陷、优化产品设计，并极大降低产品开辟成本。

在产品维护检修阶段能分析产品故障原因，分析质量因素等。

目前，CAE 主要应用于汽车、航空、电子、土木工程、通用机械、刀兵、核能、石油和化工等行业。

CAE 有限元前处理后处理CAE (Computer Aided Engineering)英文翻译是计算机辅助工程，泛指包括分析、计算和仿真在内的一切研发活动。

传统的 CAE 主要是指工程设计中的分析计算和分析仿真，其核心是基于计算力学的有限元分析技术。

创造工程协会SAE (Society of Manufacturing Engineering)将计算机辅助工程(CAE)作为CIM (Computer Integrated Manufacturing )技术构成进行如下定义：分析设计和进行运行仿真，以决定它的性能特征和对设计规则的遵循程度。

CAE 技术是计算机技术和工程分析技术相结合形成的新兴技术，CAE 软件是由计算力学、计算数学、结构动力学、数字仿真技术、工程管理学与计算机技术相结合，而形成一种综合性、知识密集型信息产品。

在近20 年来市场需求的推动下，CAE 技术有了长足的发展，它作为一项跨学科的数值摹拟分析技术，越来越受到科技界和工程界的重视。

21 世纪，是信息时代，随着计算机技术向更高速和更小型化的发展，分析软件的不断开辟和完善以及网络通讯的普及， CAE技术的应用将愈来愈广泛并成为衡量一个国家科学技术水平和工业现代化程度的重要标志。

CAE 是以有限元法、有限差分法及有限体积法为数学基础发展起来的。

其中有限元分析在CAE 中运用最广，基于有限元技术的CAE 软件，在数量及应用范围上都处于主要地位。

计算机辅助分析实验报告

计算机仿真分析实验报告班级学号姓名1、实验目的1．初步了解PSPICE通用电路仿真软件的使用方法。

2．学会应用PSPICE编辑各种直流电路文件，进行电路的仿真分析。

3.掌握应用PSPICE编辑动态电路文件，进行电路的仿真分析。

4. 掌握应用PSPICE分析单相交流电路、三相交流电路、含藕合电感电路、以及电路的频率特性。

2、直流仿真实验内容（1）仿真计算例题（图3-8），理解CIR文件中各语句的含义，并求节点电压V（4）和流过R1的电流I（R1）。

图3-8 仿真实验例3电路图CIRCUIT FILE FOR THE CIRCUIT OF FIG. 3-8G1 0 1 4 0 8MR1 1 0 6KVD1 2 1 0R2 3 2 12KH1 3 4 VD2 2KR3 4 5 17KR4 5 0 12KF1 4 0 VD1 3R5 4 6 13KE1 6 7 5 0 3R6 8 7 15KVD2 0 8 0R7 7 9 14K VS 9 0 30 .END（2）直流电路如图3-9所示，试求节点电压V（2）。

图3-9 仿真实验直流电路图（3）求图3-10中电路的等效电阻R ab，其中各电阻的阻值均为2Ω。

图3-10 仿真实验求等效电阻R ab电路图等效电阻：Rab=U1/I1=2/0.9091=2.2Ω（4）求图3-11所示电路的受控源吸收的功率。

图3-11 仿真实验求非独立源吸收功率电路图非独立源吸收的功率：P=U*I=8.228*0.1483=1.22W3、动态电路仿真实验内容（1）分析图3-17所示RC串联电路在方波激励下的全响应。

其方波激励参数为U1=0，U2=7，TD=2ms，TR=0.001μs, TF=0.001μs, PW=2ms, PER=4ms。

电容初始电压为2V。

用PROBE同时观察电容电压与激励的波形。

图3-17 仿真实验RC串联电路图（2）二阶电路如图3-18所示。

电容器有初始电压10V，当电阻分别为0.5KΩ、2KΩ和2.5KΩ时，观察电容器上的电压，、电感上的电压和电阻两端的电压的暂态响应。

计算机辅助分析CAE

动力学问题的有限元法—直接积分法
第三节直接积分法
直接积分法是指在积分运动方程之前不进行方程形式的变换，而直接进行逐步数值积分。通常的直接积分法是基于两个概念，一是在求解域 0<t<T 内的任何时刻t都应满足运动方程的要求，代之以仅在一定条件下近似地满足运动方程，例如可以仅在相隔△t 的离散时间点满足运动方程。二是在一定数目的区域内，假设位移，速度，加速度的函数形式。在以下讨论中，假定时间t=0 的位移，速度，加速度已知。并假定时间求解域
ΦiT MΦi 1
i 1, 2,, n
（20）
这样规定的固有振型又称为正则振型。
（2）位移基向量的变换
引入变换
a t Φx t Φi xi
i 1
n
（21）
动力学问题的有限元法—振型叠加法
其中
x t x1 x2 xn
T
（22）
此变换的意义是将 a t 看成 Φi 的线性组合， Φi 可以看成是广义的位移基向量的结点位移为基向量的n维空间转换到以 Φi 为基向量的n 维空间。 2. 求解单自由度系统振动方程单自由度振动方程的求解，一般可以采用直接积分法。还可采用杜哈美（Duhamel）积分，又称叠加积分。这个方法的基本思想是将任意激励力 ri t 分解为一系列微冲量的连续作用，分别求出系统对每个微冲量的响应，然后根据线性系统的叠加原理，将它们叠加起来，得到系统对任意激振的响应。杜哈美积分的结果是
动力学问题的有限元法—引言
以三维实体动力分析为例，用有限元法求解的基本步骤如下： 1. 连续区域的离散化
因为引入了时间坐标，我们所处理的问题是四维（x,y,z,t）问题，在有限元分析

计算机辅助工程分析

计算机辅助工程分析摘要计算机辅助工程分析主要是实现结构分析和结构优化。

工程分析系统采用运动学、动力学和有限元分析的理论和方法其中最主要的是有限元分析法, 对机械系统的运动、受力、强度、变形、受热等进行分析、计算、仿真和优化, 涉及领域几乎涵盖了工程设计的各个方面。

本报告主要介绍了弹性力学的发展简史，同时还介绍了有限元单元分析基本概念、有限元求解法的基本步骤、有限元分析的基本过程以及建模的重要性、有限元相关软件的组成及有限元数据前后处理、CAE 与有限元分析等方面也作了介绍。

关键词：CAE 有限元弹性力学1、弹性力学弹性力学是固体力学的重要分支，它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力，也称为弹性理论。

它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础，广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。

弹性体是变形体的一种，它的特征为：在外力作用下物体变形，当外力不超过某一限度时，除去外力后物体即恢复原状。

绝对弹性体是不存在的。

物体在外力除去后的残余变形很小时，一般就把它当作弹性体处理。

弹性力学所有的基本规律有三个：弹性连续规律、应力—应变关系和运动（或平衡）规律，他们有时被称为弹性力学的三大基本规律。

在弹性力学中，许多定力、公式和结论等都可以在这三大基本规律推导出来。

连续变形规律是指弹性力学在考虑物体的变形时，只考虑经过连续变形后仍为连续的物体，如果物体中本来就有裂痕，则只考虑裂痕不扩展的情况。

这里主要使用数学中几何方程和位移条件等方面的知识。

1.1弹性力学发展史人类从很早时就已经知道利用物体的弹性性质了，比如古代弓箭就是利用物体弹性的例子。

当时人们还是不自觉的运用弹性原理，而人们有系统、定量地研究弹性力学，是从17世纪开始的。

弹性力学的发展初期主要是通过实践，尤其是通过实验来探索弹性力学的基本规律。

英国的胡克和法国的马略特于1680年分别独立地提出了弹性体的变形和所受外力成正比的定律，后被称为胡克定律。

机械设计中的计算机辅助工程分析

机械设计中的计算机辅助工程分析计算机辅助工程分析在现代机械设计中扮演着重要的角色。

它是一种利用计算机软件和工程模拟技术来进行机械设计、分析和验证的方法。

通过计算机辅助工程分析，工程师们能够更加准确地评估和改进设计，并提高机械产品的性能和可靠性。

本文将探讨机械设计中的计算机辅助工程分析的应用和优势。

1. 介绍计算机辅助工程分析计算机辅助工程分析是一种综合利用计算机辅助设计软件、工程模拟软件和工程数据处理软件等工具进行工程分析和设计的方法。

它能够帮助工程师们在设计的早期阶段就进行全面而准确的分析，减少试验和改进周期。

计算机辅助工程分析包括结构分析、热分析、流体动力学分析、优化分析等多个方面，涵盖了机械设计的各个领域。

2. 计算机辅助工程分析的应用2.1 结构分析在机械设计中，结构分析是一项重要的任务。

通过计算机辅助工程分析，工程师们可以对机械结构进行各种负载、强度和刚度等方面的分析。

利用有限元分析等技术，可以对机械结构进行应力、变形、振动、疲劳等方面的评估，并及时进行优化设计。

2.2 热分析热分析在机械设计中也占有重要地位。

利用计算机辅助工程分析，工程师们可以对机械设备的热传导、热膨胀等问题进行模拟和分析。

通过热分析，可以评估机械设备在不同温度条件下的性能，并进行合适的热设计和冷却系统设计。

2.3 流体动力学分析流体动力学是机械设计中的一个重要领域。

通过计算机辅助工程分析，可以对机械设备中的流体流动、压力变化、流速分布等问题进行模拟和分析。

通过流体动力学分析，工程师们能够评估机械设备的液压系统、泵、阀门等的性能，并进行优化设计。

2.4 优化分析通过计算机辅助工程分析，可以进行机械设计的优化分析。

利用优化算法和工程模拟技术，工程师们能够在多个设计参数之间找到最优解。

优化分析可以有效地提高机械产品的性能和可靠性，减少材料和成本的浪费。

3. 计算机辅助工程分析的优势3.1 提高效率利用计算机辅助工程分析，工程师们可以在早期设计阶段就进行全面而准确的分析。

计算机辅助分析CAE

后，能够容易地建立起各个部件的动力学模型，将这些模型综合起来，就能建立起难以直接模型化的复杂系统的动力学模型，减小系统建模的难度。
计算机辅助工程—系统动力分析
（2）减小求解规模复杂系统的动力学模型往往具有很高的方程阶数，求解这类模型需要很长的计算时间和很大的计算机容量。将系统划分为相对简单的部件后，首先对规模较小的部件模型进行分析，得到简化的动力特性表示，然后利用具有较少自由度的部件模型综合成系统模型，从而使系统模型的自由度大大降低。（3）修改方便根据分析结果需要对系统某个部件进行修改时，只需修改该部件的模型，修改后再和其它部件综合成系统的模型。其它部件的模型及之间的联接条件则不用改动。（4）建模方式灵活系统划分为部件后，根据部件的结构特点，不同部件可以采用不同类型的动力学模型。如简单部件可直接采用有限元模型，复杂部件可先进行有限元分析，将用物理自由度表示的动力学模型转化用模态自由度表示，难以直接模型化的部件还可通过模态实验来建模。
计算机辅助工程—系统动力分析
动态设计是根据对系统动态性能的要求，来寻求一个能完成给定任务的系统结构。动态设计的一般过程是，设计者根据应满足的动态性能要求，从系统所包括的部件出发，应用“综合”方法，建立一个系统的数学模型；然后利用这个模型在计算机上进行各种需要的动力分析，并检验分析结构是否满足给定的动态性能要求，如果不满足，则必须修正模型并重新进行分析。对这个过程反复进行，直至获得满意的数学模型为止；最后，按这个模型作出相应的具体结构设计。当具体结构设计完成之后，又直接用它检验是否满足设计要求，若满足则设计即告完成，如果不满足则必须修改具体的结构设计。这个过程一直继续进行，直到获得满意的具体设计为止。动力分析是由一个已知的系统（设计图纸或实物）建立起动力学模型，然后根据模型完成系统的性能分析，再根据分析结构去修改系统结构和模型；而动态设计则是从设计的要求出发，设计出系统的动力学模型，并进行动力分析，然后根据满足性能要求的动力学模型去指导完成系统的具体结构设计。两者解决问题的思路正好相反，因此，常常称动力分析是动力学的“正”问题，而称动态设计是动力学的 “逆”问题。一般来说，动态设计比动力分析更为复杂，

动力学计算作业

动力学计算作业一、问题描述为了深入理解动力学计算方法，我们假设有一个简单的物理系统，由两个质点组成。

其中，质点 A 的质量为 2 kg，初始位置为 (-1, 0)，初始速度为 (1, 0)；质点B 的质量为 3 kg，初始位置为 (1, 0)，初始速度为 (-1, 0)。

现在我们需要计算在给定时间点 t 的系统状态。

二、基本原理动力学计算是基于牛顿第二定律的，它描述了物体的运动状态与所受力之间的关系。

根据牛顿第二定律，物体受力 F 的加速度 a 可以用以下公式表示：F = m * a其中，F 是物体所受的总力，m 是物体的质量，a 是物体的加速度。

对于一个由质点组成的系统，我们需要考虑每个质点所受到的力以及它们的质量。

根据牛顿第二定律，我们可以得到质点的运动方程：F1 = m1 * a1F2 = m2 * a2三、计算方法为了计算给定时间点 t 的系统状态，我们将使用近似的积分方法。

我们将把时间离散化，假设每个时间步长为Δt。

根据牛顿第二定律，我们可以得到质点的速度和位移更新公式：v1(t+Δt) = v1(t) + a1(t) * Δtv2(t+Δt) = v2(t)+ a2(t) * Δtx1(t+Δt) = x1(t) + v1(t+Δt) * Δtx2(t+Δt) = x2(t) + v2(t+Δt) * Δt其中，v1(t) 和 v2(t) 分别是质点 A 和质点 B 在时间点 t 的速度；x1(t) 和 x2(t)分别是质点 A 和质点 B 在时间点 t 的位置。

根据以上更新公式，我们可以通过迭代的方式计算出给定时间点t 的系统状态。

四、代码实现下面是使用 Python 语言实现动力学计算的代码：```python import numpy as npdef dynamics_calculation(m1, m2, x1, x2, v1, v2, t): dt = 0.01 # 时间步长 steps = int(t / dt) # 总步数for _ in range(steps):# 计算质点所受力F1 = -k * (x1 - x2) # 假设质点之间的力为弹簧力，其中 k 为弹簧常数F2 = -F1# 计算加速度a1 = F1 / m1a2 = F2 / m2# 更新速度v1 = v1 + a1 * dtv2 = v2 + a2 * dt# 更新位置x1 = x1 + v1 * dtx2 = x2 + v2 * dtreturn x1, x2, v1, v2初始化质点的质量、位置和速度m1 = 2 m2 = 3 x1 = np.array([-1, 0]) x2 = np.array([1, 0]) v1 = np.array([1, 0]) v2 = np.array([-1, 0])计算给定时间点 t 的系统状态t = 1 x1, x2, v1, v2 = dynamics_calculation(m1, m2, x1, x2, v1, v2, t)print(。

利用CAD进行流体动力学分析

利用CAD进行流体动力学分析流体动力学是研究流体运动和相应力学行为的学科，广泛应用于航空航天、汽车工程、建筑设计等领域。

CAD（计算机辅助设计）软件是现代工程设计的重要工具，通过CAD软件，设计师可以绘制出精确的设计图纸，并进行各种仿真分析。

本文将介绍如何利用CAD软件进行流体动力学分析。

首先，选择合适的CAD软件。

市面上有许多CAD软件可供选择，如AutoCAD、Solidworks等。

根据自己的需求和经济条件选择一个适合的软件。

在CAD软件中，绘制流体动力学模型。

首先，需要了解想要分析的流体系统的几何形状和尺寸。

根据这些信息，使用CAD软件中的绘图工具，绘制出相应的模型。

在绘制过程中，可以使用CAD软件提供的各种几何体和曲线工具，如线段、圆弧、曲线等，以及修剪、延伸、旋转等编辑工具来完善模型。

绘制完模型后，需要对流体系统进行网格划分。

网格划分是流体动力学分析的基础，它将流体区域划分为许多小的单元，每个单元内关联着一些属性。

CAD软件提供了自动网格划分工具，也可以手动划分。

选择合适的划分方法，确保网格不仅可以满足几何形状和尺寸的要求，还能够提供精确的分析结果。

接下来，在CAD软件中设置边界条件。

边界条件是指流体系统在模拟过程中的约束条件。

例如，流体进口和出口的流速、温度、压力等。

根据分析需求，在CAD软件中设置边界条件，并确认其正确性和合理性。

完成网格划分和边界条件设置后，可以进行流体动力学分析。

在CAD软件中，选择合适的流体动力学模块，如流体流动、热传导等，配置相应的参数，如流速、流体属性等。

通过计算机的计算能力，CAD软件能够对流体系统进行仿真计算，并输出分析结果。

分析结果的可视化是流体动力学分析的重要步骤。

CAD软件提供了丰富的可视化工具，如剖面图、矢量图等。

利用这些工具，可以直观地展示流体系统的各种参数分布和变化规律。

同时，还可以对分析结果进行进一步的后处理，如数据提取、曲线拟合等。

最后，对分析结果进行评估和优化。

计算机辅助工程分析在仪器设计中的应用考核试卷

A.遗传算法
B.灵敏度分析
C.模拟退火
D.线性规划
5.以下哪种物理现象不可以通过ANSYS软件进行分析？（）
A.静力分析
B.热传递
C.磁场分析
D.化学反应
6.在使用CAD软件进行设计时，以下哪个步骤通常最先进行？（）
A.细节设计
B.初步草图
C.制造工艺
D.成本评估
7.关于计算机辅助工程（CAE）的描述，错误的是？（）
3.在进行结构分析时，通常使用的材料属性包括弹性模量、泊松比和______。
4.优化设计的目标是在满足设计要求的前提下，寻找______的设计方案。
5.在热分析中，常用的边界条件有初始温度、热流密度和______。
6.计算机辅助设计（CAD）软件的主要功能是进行产品的______和绘图。
7.动力学分析的两种基本类型是稳态分析和______。
四、判断题
1. ×
2. √
3. ×
4. ×
5. ×
6. √
7. √
8. ×
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.计算机辅助工程（CAE）在仪器设计中的作用包括减少设计周期、提高设计精度和降低成本。案例：医疗设备的人体工程学设计、航天器的结构强度分析、汽车碰撞测试模拟。
2.有限元分析用于模拟实际工作条件下的结构性能，步骤包括模型建立、网格划分、边界条件施加和结果分析。其重要性在于预测结构响应，避免实际测试中的失败。
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.计算机辅助工程（CAE）可以应用于以下哪些领域？（）
A.航空航天
B.汽车制造

四川大学电力系统计算机辅助分析实验报告

目录1.潮流计算基础实验 (3)一：实验名称(Title) (3)二：实验目的(Purpose) (3)三：实验工具/材料(Tools/Materials) (3)四：实验内容（Content） (3)五：实验模型（Model） (4)六：实验结果(Results) (5)七：实验分析(Analysis) (8)1.母线电压幅值及相角 (9)2.交流线结果 (9)3.功率及损耗 (10)2.潮流计算分析实验 (10)一：实验名称(Title) (10)二：实验目的(Purpose) (10)三：实验内容（Content） (10)四：实验数据/结果(Data/Results) (11)1. 不同潮流迭代算法的仿真效率 (11)2. 调整给GEN2的电压幅值 (13)3. 调整GEN2的有功输出 (14)4. 调整STNC-230负荷的有功消耗 (16)五：实验分析/讨论(Analysis/Discussion) (17)1. 分析不同潮流迭代算法的仿真效率 (17)2. 调整GEN2节点电压幅值，分析其对潮流的影响 (18)3. 调整发电机GEN2的有功输出，分析其对潮流的影响 (21)4. 调整STNC-230负荷的有功消耗，分析其对潮流的影响 (26)六：实验心得（Experience ） (27)1.潮流计算基础实验一：实验名称(Title)WSCC 9节点潮流计算基础实验二：实验目的(Purpose)1. 掌握潮流计算的概念、原理和计算数据要求；2. 熟练使用 PSASP 建立电力系统的潮流计算模型，并完成潮流计算；3. 掌握潮流计算结果数据整理和分析。

三：实验工具/材料(Tools/Materials)电力系统分析综合程序（Power System Analysis Software Package）电力系统分析综合程序（Power System Analysis Software Package）简称PSASP。