有限元方法及CAE軟件應(yīng)用考試題型-ansys-試卷

--可編輯修改-成績(jī)成績(jī)西安交通大學(xué)考試題課程有限元方法及CAE軟件應(yīng)用（ANSYS）系別 考試日期 年專業(yè)班號(hào)姓名 學(xué)號(hào) 期中 期末□題號(hào)-一一二——二三 三四五六七得分（所有答案均寫在答題紙上，需用圖形表示的答案參照試題畫簡(jiǎn)圖表示）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共18分）?在分析一個(gè)儲(chǔ)油管的強(qiáng)度時(shí)，為了減少計(jì)算量，應(yīng)該采用以下那種單元進(jìn)行分析（_B ）。A?實(shí)體單元B?殼單元C.梁?jiǎn)卧狣?平面單元?熱生成率作為（_C__）加于單元上，可以模擬單元內(nèi)的熱生成，比如化學(xué)反應(yīng)生熱或電流生熱。它的單位是單位體積的熱流率。A?點(diǎn)載荷B?面載荷C.體載荷D?慣性載荷.（_A_）用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或機(jī)器部件的振動(dòng)特性（固有頻率和振型） ，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動(dòng)態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。A.模態(tài)分析B.靜力分析C.屈曲分析D.譜分析一般情況下，將熱對(duì)流邊界施加到表面效應(yīng)單元，而將熱流密度施加到實(shí)體單元上，對(duì)表面效應(yīng)單元：設(shè)有孤立節(jié)點(diǎn)，則對(duì)流系數(shù)施加到表面效應(yīng)單元，流體溫度施加到孤立節(jié)點(diǎn)上，如果沒(méi)有孤立節(jié)點(diǎn)，則對(duì)流系數(shù)和流體溫度都施加在（_A__））A.表面效應(yīng)單元B.單個(gè)節(jié)點(diǎn)C.實(shí)體單元D.Link單元在給載流體建模時(shí)，多股絞線和實(shí)心導(dǎo)體的主要區(qū)別是（ _A__）0A.多股絞線內(nèi)部不產(chǎn)生渦流，實(shí)心導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦流B.多股絞線內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦流，實(shí)心導(dǎo)體內(nèi)部不產(chǎn)生渦流C.多股絞線可以和電路耦合D.實(shí)心導(dǎo)體可以和電路耦合6.對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行2D分析時(shí)，有限兀模型應(yīng)該建立在全局坐標(biāo)系的（_A_）平面內(nèi)。A.XY，XZ或YZ任意一個(gè)XYXZD.YZ7.弓I起結(jié)構(gòu)非線性的原因很多，以下屬于狀態(tài)改變非線性問(wèn)題的是（_D_）A.橡膠圈受壓B.扁殼體受壓變形C.梁振動(dòng)D.彈性體接觸8.與線彈性不同，非線性有限元不能使用（_B__,且其結(jié)構(gòu)響應(yīng)與加載路徑有關(guān)，也就是說(shuō)加載的順序可能是重要的。A.平面單元B.疊加原理C.瞬態(tài)分析D.慣性力8.和序貫耦合方法相比，直接耦合解法在解決具有（ _A__）的耦合場(chǎng)相互作用問(wèn)題時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。A?高度非線性B?弱非線性C.線性D.熱—結(jié)構(gòu)耦合西安交通大學(xué)考試題填充題（每空1分，共16分）1.ANSYS有兩種模式：一種是 ，另一個(gè)是 。圖形交互模式，命令流模式.有限元模型的建立可分為兩種方法： 法為直接根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何外型建立節(jié)點(diǎn)和元素，因此只適應(yīng)于簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；反之，_ 法適應(yīng)于節(jié)點(diǎn)及元素?cái)?shù)目較多的復(fù)雜幾何外型機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，該方法通過(guò)點(diǎn)、線、面、體積，先建立有限元模型，再進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。直接法，間接法.穩(wěn)態(tài)熱分析的能量平衡方程以矩陣形式表示為：KTQ式中：K為 矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；T為節(jié)點(diǎn) 向量；Q為節(jié)點(diǎn) 向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數(shù)、材料熱性能參數(shù)以及所施加的邊界條件，生成K、T以及Q。熱傳導(dǎo)，溫度，熱流率應(yīng)用如圖所示的單元來(lái)近似溫度分布時(shí)，單元的溫度函數(shù)的表達(dá)式為 T（e）= ，該單元屬于 次單元。T（e）=c1+c2Xi+C3X2+C4X4，三次在做包含運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的2D靜態(tài)磁場(chǎng)分析時(shí)，可以用 來(lái)衡量計(jì)算精度，一般這個(gè)數(shù)在數(shù)量級(jí) 以內(nèi)，則表明計(jì)算精度較高。磁雷諾數(shù)，1在采用矢量磁位（MVP）方法進(jìn)行2D電磁場(chǎng)分析時(shí)，單元自由度中表征磁場(chǎng)的基本量是 ，在后處理中磁力線指的是 。AZ（或矢量磁位的Z分量），等AZ線（或等矢量磁位線）.ANSYS將一般接觸問(wèn)題分為兩類： 和 。剛體對(duì)柔體，柔體對(duì)柔體.ANSYS中APDL是 的縮寫。ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言三、 請(qǐng)舉例說(shuō)明用ANSYS求解工程問(wèn)題的主要步驟。（14分）四、什么是模態(tài)分析？模態(tài)分析的都有什么功能？ ANSYS的模態(tài)分析有哪幾種方法？（14分）答：模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，每一個(gè)模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計(jì)算或試驗(yàn)分析取得，這樣一個(gè)計(jì)算或試驗(yàn)分析過(guò)程稱為模態(tài)分析。這個(gè)分析過(guò)程如果是由有限元計(jì)算的方法取得的，則稱為計(jì)算模記分析；如果通過(guò)試驗(yàn)將采集的系統(tǒng)輸入與輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)參數(shù)識(shí)別獲得模態(tài)參數(shù)，稱為試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。通常，模態(tài)分析都是指試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。振動(dòng)模態(tài)是彈性結(jié)構(gòu)的固有的、整體的特性。如果通過(guò)模態(tài)分析方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響的頻率范圍內(nèi)各階主要模態(tài)的特性，就可能預(yù)言結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下實(shí)際振動(dòng)響應(yīng)。因此，模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及設(shè)備的故障診斷的重要方法。模態(tài)分析最終目標(biāo)在是識(shí)別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)特性分析、振動(dòng)故障診斷和預(yù)報(bào)以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。模態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用可歸結(jié)為一下幾個(gè)方面：1） 評(píng)價(jià)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性；2） 在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的預(yù)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)；3） 診斷及預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障；4） 控制結(jié)構(gòu)的輻射噪聲；5）識(shí)別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷。在ANSYS中有以下幾種提取模態(tài)的方法：BlockLanczos法、子空間法、PowerDynamics法、縮減法、不對(duì)稱法、阻尼法五、 耦合場(chǎng)分析時(shí)，單元SOLID5,PLANE13分別滿足什么平衡方程？請(qǐng)寫出相應(yīng)的方程？（12分）六、試回答什么是瞬態(tài)熱分析，并寫出相應(yīng)的有限元系統(tǒng)方程。 （12分）答：瞬態(tài)傳熱過(guò)程是指一個(gè)系統(tǒng)的加熱或冷卻過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的溫

度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內(nèi)能隨時(shí)間都有明顯變化。 根據(jù)能量守恒原理,瞬態(tài)熱平衡可以表達(dá)為（以矩陣形式表示）：CTKTQ式中：［K］為傳導(dǎo)矩陣，包含導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流系數(shù)及輻射率和形狀系數(shù)；［C］為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內(nèi)能的增加；{T}為節(jié)點(diǎn)溫度向量；T為溫度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；{Q}為節(jié)點(diǎn)熱流率向量，包含熱生成七、簡(jiǎn)述采用矢量磁位（MVP）方法進(jìn)行電磁場(chǎng)分析的優(yōu)缺點(diǎn)。（12分）答：優(yōu)點(diǎn)：a） 可包括速度效應(yīng)b） 可耦合電路c） 可解決運(yùn)動(dòng)問(wèn)題缺點(diǎn)：a）自由度多，速度慢，b）3D分析時(shí)，如果在不同媒質(zhì)界面處向量勢(shì)的法向分量很大時(shí)，會(huì)存在奇異性,使計(jì)算精度降低八、ANSYS中對(duì)于什么樣的接觸可以用耦合或約束方程代替接觸進(jìn)行分析？這樣做的好處是什么？（12分）答：如果接