华南理工大学有限元分析题库

1、华南理工大学汽车有限元分析题库一.判断题（每题1分，共10分）有限元法是将连续体理想化为有限个单元集合而成，这些单元仅在每个节点 上相连接，即用有限个单元的集合来代替原来具有无限个自由度的连续体。弹性力学是研究不可变形固体在外力和边界约束变动等作用下的弹性变形与 应力状态的科学。它和理论力学材料力学一样是固体力学的重要组成部分。位移函数只需要能反映单元的刚体位移。单元刚度矩阵是奇异、对称矩阵。用有限元法计算出计算结果需要进行整理的意义在于所计算出的应力是近似 的，一般不保持连续性。对于弹性力学问题，单元分析，就是建立各个单元的单元位移和单元力之间 的关系式。任一线素的长度的变化与原有长度的比值

2、称为线应变（或称正应变），用符号8 来表示。对于在力的作用下处于平衡状态的任何物体，不用考虑它是否真正发生了位移， 而假想它发生了位移，物体上所有的力在这个虚位移上的总功可能等于零，这就 是虚功原理。单元综合的目的就是要求出结点力，结点力求出后，可进一步求出各单元的位 移。连续弹性体离散为单元组合体时，为简化受力情况，需把弹性体承受的任意 分布的载荷都向结点移置，而成为结点载荷。如果弹性体受承受的载荷全都是集 中力，则将所有集中力的作用点取为结点，就不存在移置的问题，集中力就是结 点载荷。二.填空题（每空1分，共计40分） TOC o 1-5 h z 1.弹性力学的五项基本假定是:,，。2.汽

3、车一结一构件计算模型 的分类有：,，. 在用有限元法分析实际工程问题中，常见的问题有： 分析， 分析，分析，分析，分析，技术等。用商业有限元软件ANSYS进行静力强度分析的基本步骤是：，。举例列出静力分析所使用的单元类型：，等。在用ANSYS软件分析考虑自重的结构静力问题时，材料参数中的，和 是必须输入的。 在进行有限元分析时，利用，在满足计算精度要求的前提 下，可以减少计算工作量。ANSYS的用户界面包括：（1）主窗口，由下列 ， 等5个部分组成；（2）。 汽车载荷工况复杂多样，可将分为 与。简答题（共24分）弹性力学与材料力学在研究对象上的区别（2分）材料力学基本上只研究杆、梁、柱、轴等杆

4、状构件，即长度远大于宽度和厚度 的构件。弹性力学虽然也研究杆状构件，但还研究材料力学无法研究的板与壳及其它实 体结构，即两个尺寸远大于第三个尺寸，或三个尺寸相当的构件。弹性力学中的五点假设（5分） 物体是连续的，亦即物体整个体积内部被组成这种物体的介质填满，不留任 何空隙。（2）物体是完全弹性的，亦即当使物体产生变形的外力被除去以后，物体能够 完全恢复原形，而不留任何残余变形。（3）物体是均匀的，也就是说整个物体是由同一种材料组成的。 物体是各向同性的，也就是说物体内每一点各个不同方向的物理性质和机械 性质都是相同的。（5）物体的变形是微小的，亦即当物体受力以后，整个物体所有各点的位移都远 小

5、于物体的原有尺寸。列出应力-应变之间的物理方程（6分）列出应力一外力之间的运动平衡方程（3分）弹性力学的求解方法有哪几种？（2分）有限元法分析工程问题的基本步骤（6分）7、汽车结构有限元分析的主要应用主要体现哪几个方面?平面应力问题和平面应变问题可以解决那些工程实际问题?采用4节点4边形平面单元划分网格时，应注意什么？在分析静强度梁应力位移时常用约束的基本类型与约束力的关系。写出平面应力问题和平面应变问题的静力平衡方程、几何方程和 物理方程。总刚矩阵的性质与结构的表达平衡方程式。利用对称性将下图（正方形平板厚度为t，边长为a，垂直方向作 用力为f，弹性模量为E,泊松比为m）划分三角形单元，写出

6、单元刚 度矩阵。计算题（20分）求解等截面直杆在自重作用下的拉伸，已知：单位杆长重量为q= 80KN/m,杆长为L=5m,截面面积为A=100mm2,弹性模数为E=200GPa,分别用材料力学和有限元法（3个单元）钢平面与半径为R的钢球接触。已知钢球受到压力P=0.132N,若材 料的许用压应力为150 MPa，试分别就R=1，10，100mm三种情况， 求出钢球中心的位移和接触面的范围。推导题1.推导三节点三角形平面单元的位移函数（16分）2.推导三节点三角形平面单元的单元刚度矩阵。试推导杆单元的形状函数、几何矩阵、应力矩阵及刚度矩阵。四跟据题意完成下列计算，填写空白处的命令：（25分）（除

7、指定空外每空1分）.梁承受均布载荷：1.0e5 PaZ XFFIFIFIirr-r-JtP!L L10ml.llnteractive change the working directory into yours input Run1.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences select OK1.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete.Add. select OK (back to Element Types window) Close (the Element Type

8、window)1.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input OK。1.6生成几何模型生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints 一In Active CS 一依次输入三个点的坐标：input: OK生成梁ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create 一 lines Straight lines 连

9、接两个特征点，1(0,0),2(10,0) OK1.7网格划分(此问每空2分)ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked lines OK 选择:SECT:1(根据所计算的梁的截面选择编号);Pick Orientation Keypoint(s):YES拾取： 3#特征点(5,1) OKMesh Tool Size Controls) lines: Set (in Picking Menu) input OK (back to Mesh Tool window) (in Picking Menu) Close (t

10、he Mesh Tool window)1.8模型施加约束最左端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at (0,0) OK select OK最右端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution f Define Loads f Apply f Structural f Displacement f On Nodes f pick the node at (10,0) f OK f select f OK施加y方向的载荷ANSYS Main Menu: Solution f Define Loads f Apply f Structural f Pressure f On Beams f Pick All f f OK1.9分析计算ANSYS Main Menu: Solution f Solve f f OK(to close the solveCurrent Load Step window) f OK1.10结果显示(此问每空4分)ANSYS Main M