机械有限元试卷A、B及标准答案必考

1山东科技大学2012—2013学年第一学期《有限元方法》考试试卷（A卷）班级姓名学号题号一二三四总得分评卷人得分一、选择题（每题1分，共10分）1、弹性力学与材料力学的主要不同之处在于C。A.任务；B.研究对象；C.研究方法；D.基本假设。2、在轴对称问题中，径向应力分量r是C。A.恒为零；B.与r无关；C.与无关；D.恒为常数。3、利用ANSYS进行结构分析时，结果文件为。A.jobname.rst；B.jobname.rth；C.jobname.rfl；D.jobname.rmg。4、在ANSYS的单元库中，PLANE42单元属于。A.结构梁单元；B.结构壳单元；C.结构线单元；D.结构实体单元。5、在一个分析中，可能有多个材料特性组，ANSYS通过独特的来识别每个材料特性组。A.特性；B.说明；C.参考号；D.方2法。6、ANSYS与Pro/E的接口文件类型是。A..x_t；B..prt；C..sat；D..model。7、载荷包括所有边界条件以及外部或内部作用效应，下列不属于ANSYS载荷的是。A.DOF约束；B.力；C.体载荷；D.应力。8、要求面或者体有规则的形状，即必须满足一定的准则。A.自由网格；B.映射网格；C.Sweep分网；D.其他。9、独立于有限元网格，即可以改变单元网格而不影响施加的载荷。A.阶跃载荷；B.有限元模型载荷；C.实体模型载荷；D.斜坡载荷。10、有限元法首先求出的解是，单元应力和应变可由它求得。A.节点坐标；B.节点自由度；C.节点载荷；D.节点位移。二、填空题（每空1分，共20分）1、在整个有限元分析的过程中，是分析的基础。2、平面应力问题与薄板弯曲问题的弹性体几何形状都是，但前者受力特点是，变形发生在板面内；后者受力特点是的力的作用，板将变成有弯有扭的曲面。3、典型的ANSYS文件包括、、。34、平面应力问题与平面应变问题都具有个独立的应力分量，个独立的应变分量，但对应的弹性体几何形状前者为，后者为。5、ANSYS软件提供了两种工作方式，即和。6、对于用户创建的局部坐标系，其坐标系号必须是。7、网格划分时，可以采用或者对模型进行划分网格，生成有限元模型。8、是图形在不同的CAD和CAE系统间进行交换时普遍接受的一种中间标准格式。9、在固体力学的有限元分析中，是最简单的三维有限元单元。10、ANSYS向用户提供了两种后处理工具查看计算结果：和。三、判断题（正确√；错误×。）（每题1分，共10分）1、节点的位置依赖于形态，而并不依赖于载荷的位置。（）2、梁单元是用有限元法进行梁柱体系分析时最常采用的单元，其分析主要采用虚功原理。（）3、平面应力问题与平面应变问题的物理方程是完全相同的。（）4、定义单元实常数时，并不是所有的单元类型都需要实常数，同类型的不同单元可以有不同的实常数值。（）5、不能把梁单元、壳单元和实体单元混合在一起做成模型。（）6、ANSYS支持中文的文件名及中文文件路径。（）7、一般应力变化大的地方单元尺寸要划的小才好。（）8、所谓全约束只要将位移自由度约束住，而不必约束转动自由度。（）9、施加有限元模型载荷时，任何有限元网格的修改都使载荷无效。（）410、在位移型有限元中，单元交界面上的应力是严格满足平衡条件的。（）四、简答题（每题10分，共60分）1、有限元的基本思想是什么？2、ANSYS软件有哪些基本分析步骤？3、ANSYS中图元有哪几种？它们之间的层次关系是什么？删除图元需要遵循的原则是什么？4、简述平面应力问题与平面应变问题的区别。5、以三节点三角形单元为例，简述有限单元法求解离散化结构的具体步骤。6、回答下列问题：(1)平面问题8节点等参元，其单元自由度是多少？单元刚阵元素是多少？(2)空间轴对称问题三角形3节点单元，其单元自由度是多少？单元刚阵元素是多少？(3)空间问题20节点等参元，其单元自由度是多少？单元刚阵元素是多少？(4)平面刚架结构梁单元（考虑轴向和横向变形）的自由度是多少？单元刚阵元素是多少？山东科技大学2012—2013学年第一学期《有限元方法》考试试卷（A卷）参考答案一、选择题（每题1分，共20分）51-5CCADC6-10BDBCD二、填空题（每空1分，共20分）1、离散化2、薄板，平行于板面且沿厚度均布载荷作用，垂直于板面3、数据库文件，日志文件，结果文件4、三，三，薄板，长柱体5、人机交互方式（GUI方式），命令流输入方式（BATCH方式）6、不小于11的整数7、free(自由网格)，mapped(映射网格)8、IGES文件9、四节点四面体单元10、通用后处理POST1，时间历程后处理POST26三、判断题（正确√；错误×。）（每题1分，共10分）1、×2、√3、×4、√5、×6、×7、√8、×9、√10、×三、简答题（每题10分，共60分）1、答：有限元法的基本思想就是里兹法加分片近似，可以归纳如下：首先，将物体或解域离散为有限个互不重叠仅通过节点相互连接的子域（即单元），原始边界条件也被转化为节点上的边界条件，此过程称为离散化。其次，在单元内，选择简单近似函数来分析逼近未知的求解函数，即分片近似。最后，基于与原问题数学模型（基本方程和边界条件）等效的变分原理或加权残值法，建立有限元方程（即刚度方程），从而将微分方程转6化为一组以变量或其导数的节点为未知量的代数方程组，进而借助矩阵和计算机求解代数方程组得到原问题的近似解。2、答：ANSYS软件基本分析步骤大致可分为三个模块：前处理、加载求解和后处理。1.前处理（1）建立有限元模型所需输入的资料。如节点、坐标资料、元素内节点排列次序。（2）材料属性（3）模型的单元划分2.求解处理（1）负载条件（2）边界条件及求解3.后处理POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析，将解题部分所得的解答如变形、应力、反力等资料，通过图形接口以及各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。POST26仅用于动态结构分析，用于与时间相关的时域处理。3、答：ANSYS中的图元主要包括关键点、线、面和体四种图元。它们之间的层次关系是按从低到高的顺序依次是点——线——面——体。删除图元需要遵循的原则是如果低级图元连接在高级图元上，需先删除高级图元，才能删除低级图元。4、答：7平面应力问题是指很薄的等厚度薄板，只在板边上受有平行于板面并且不沿厚度变化的面力，同时，体力也平行于板面并且不沿厚度变化。而平面应变问题是指很长的柱形体，在柱面上受有平行于横截面并且不沿长度变化的面力，同时体力也平行于横截面并且不沿长度变化。5、答：（1）取三角形单元的结点位移为基本未知量。（2）应用插值公式，由单元的结点位移求出单元的位移函数。（3）应用几何方程，由单元的位移函数求出单元的应变。（4）应用物理方程，由单元的应变求出单元的应力。（5）应用虚功方程，由单元的应力出单元的结点力。（6）应用虚功方程，将单元中的各种外力荷载向结点移置，求出单元的结点荷载。（7）列出各结点的平衡方程，组成整个结构的平衡方程组。6、答：(1)平面问题8节点等参元，自由度16个，刚阵元素16×16＝256；(2)空间轴对称三角形3节点单元，单元自由度6个，单元刚度元素6×6=36个；(3)空间问题20节点等参元，其单元自由度60个，单元刚度元素60×60=3600个；(4)平面刚架结构梁单元（考虑轴向和横向变形）的自由度6个，单元刚度元素是6×6=36个。山东科技大学2012—2013学年第一学期《有限元方法》考试试卷（B卷）班级姓名学号8题号一二三四总得分评卷人得分一、选择题（每题1分，共10分）1、弹性力学的基本未知量没有。A.应变分量；B.位移分量；C.面力；D.应力。2、下列不属于ANSYS程序中解联立方程系统的方法。A.稀疏矩阵直接解法；B.直接解法；C.变分法；D.雅克比共轭梯度法。3、下列不属于POST1显示的图形类别。A.等值线图；B.灰度图；C.形状变形图；D.矢量图。4、对二维桁架进行强度校核时，选用的单元类型是。A.PLANE82；B.Beam3；C.Link2Dspr1；D.SHELL63。5、为板的厚度，b为板的长宽最小值，满足条件1111~~8010058b的板是。A.薄膜；B.薄板；C.厚板；D.薄壳。6、一个空间实体单元的节点有个节点位移。A.1；B.2；C.3；D.4。97、有限单元法首先求出的解是，单元应力和应变可由它求得。A.节点坐标；B.节点自由度；C.节点载荷；D.节点位移。8、ANSYS与Solidworks的接口文件类型是。A..sat；B..prt；C..x_t；D..model。9、划分操作对实体模型无任何要求，即使实体模型是不规则的，也可以进行网格划分。A.自由网格；B.映射网格；C.扫掠；D.局部细化。10、的结果是由每个初始输入图元的共同部分形成一个新图元。A.交运算；B.加运算；C.减运算；D.分割。二、填空题（每空1分，共20分）1、有限元法的基本思想是和。2、网格划分时，可以采用还是对模型进行划分网格，生成有限元模型。3、是图形在不同的CAD和CAE系统间进行交换时普遍接受的一种中间标准格式。4、在固体力学的有限元分析中，是最简单的三维有限元单元。5、ANSYS向用户提供了两种后处理工具查看计算结果和。6、ANSYS软件主要包括、、。7、用有限元法求解薄板弯曲问题时，常用在节点处连接的或者薄板单元对其进行剖分。8、由于轴对称的特性，任意一点变形只发生在子午面上，因此可以作为维问题处理。109、ANSYS整体坐标系有三类：、、。10、有限元法起源于弹性力学，其基本方程主要有、、。三、判断题（正确√；错误×。）（每题1分，共10分）1、用有限元法不可以对运动的物体的结构进行静力分析。（）2、ANSYS软件没有为分析指定系统单位，所有分析都可以使用任意一种单位制。（）3、薄板弯曲问题的物理方程具有与平面应力问题的物理方程相同的形式。（）4、直接生成方法一般比实体建模方法更加有效和通过，是一般建模的首选方法。（）5、对于高压电线的铁塔那样的框架结构的模型化处理使用梁单元。（）6、交运算的结果是一个包含各个原始图元的所有部分的新图元。（）7、自由划分网格时建议使用SmartSizing，SmartSizing控制在生成映射网格时无效。（）8、同一载荷作用下的结构，所给材料的弹性模量越大则变形值越小。（）9、研究轴对称问题，采用直角坐标比圆柱坐标更为方便。（）10、所谓全约束只要将位移自由度约束住，而不必约束转动自由度。（）四、简答题（每题10分，共60分）1、有限元的基本思想是什么？2、有限单元法分析步骤有哪些？3、简述自由网格划分和映射网格划分的区别。4、用ANSYS计算分析某一结构的强度时需提供哪些必要信息？115、根据下列受力简图，指出哪个是平面应力问题？哪个是平面应变问题？哪个是板壳问题？并说出它们之间的区别。(a)隧道(b)载荷平行于板平面(c)载荷垂直于板平面6、回答下列问题：(1)平面问题8节点等参元，其单元自由度是多少？单元刚阵元素是多少？(2)空间轴对称问题三角形3节点单元，其单元自由度是多少？单元刚阵元素是多少？(3)空间问题20节点等参元，其单元自由度是多少？单元刚阵元素是多少？(4)平面刚架结构梁单元（考虑轴向和横向变形）的自由度是多少？单元刚阵元素是多少？山东科技大学2012—2013学年第一学期《有限元方法》考试试卷（B卷）参考答案一、选择题（每题1分，共20分）1-5CCBCB6-10CDCAA二、填空题（每空1分，共20分）1、结构离散，分片插值122、free(自由网格)，mapped(映射网格)3、IGES文件4、四节点四面体单元5、通用后处理POST1，时间历程后处理POST266、前处理模块，分析计算模块，后处理买模块7、三角形，矩形8、二9、直角坐标系，柱坐标系，球坐标系10、平衡方程，几何方程，物理方程三、判断题（正确√；错误×。）（每题1分，共10分）1、×2、×3、√4、×5、√6、×7、√8、√9、×10、×三、简答