有限元方法及CAE軟件應用考試題型-ansys-試卷

--可編輯修改-成績成績西安交通大學考試題課程有限元方法及CAE軟件應用（ANSYS）系別 考試日期 年專業(yè)班號姓名 學號 期中 期末□題號-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圖表示）一、單項選擇題（每題2分，共18分）?在分析一個儲油管的強度時，為了減少計算量，應該采用以下那種單元進行分析（_B ）。A?實體單元B?殼單元C.梁單元D?平面單元?熱生成率作為（_C__）加于單元上，可以模擬單元內的熱生成，比如化學反應生熱或電流生熱。它的單位是單位體積的熱流率。A?點載荷B?面載荷C.體載荷D?慣性載荷.（_A_）用于確定設計結構或機器部件的振動特性（固有頻率和振型） ，即結構的固有頻率和振型，它們是承受動態(tài)載荷結構設計中的重要參數。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，將熱對流邊界施加到表面效應單元，而將熱流密度施加到實體單元上，對表面效應單元：設有孤立節(jié)點，則對流系數施加到表面效應單元，流體溫度施加到孤立節(jié)點上，如果沒有孤立節(jié)點，則對流系數和流體溫度都施加在（_A__））A.表面效應單元B.單個節(jié)點C.實體單元D.Link單元在給載流體建模時，多股絞線和實心導體的主要區(qū)別是（ _A__）0A.多股絞線內部不產生渦流，實心導體內部會產生渦流B.多股絞線內部會產生渦流，實心導體內部不產生渦流C.多股絞線可以和電路耦合D.實心導體可以和電路耦合6.對一個旋轉對稱的電磁場問題進行2D分析時，有限兀模型應該建立在全局坐標系的（_A_）平面內。A.XY，XZ或YZ任意一個XYXZD.YZ7.弓I起結構非線性的原因很多，以下屬于狀態(tài)改變非線性問題的是（_D_）A.橡膠圈受壓B.扁殼體受壓變形C.梁振動D.彈性體接觸8.與線彈性不同，非線性有限元不能使用（_B__,且其結構響應與加載路徑有關，也就是說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__）的耦合場相互作用問題時更具優(yōu)勢。A?高度非線性B?弱非線性C.線性D.熱—結構耦合西安交通大學考試題填充題（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： 法為直接根據機械結構的幾何外型建立節(jié)點和元素，因此只適應于簡單的機械結構系統(tǒng)；反之，_ 法適應于節(jié)點及元素數目較多的復雜幾何外型機械結構系統(tǒng)，該方法通過點、線、面、體積，先建立有限元模型，再進行實體網格劃分，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，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；T為節(jié)點 向量；Q為節(jié)點 向量，包含熱生成；ANSYS利用模型幾何參數、材料熱性能參數以及所施加的邊界條件，生成K、T以及Q。熱傳導，溫度，熱流率應用如圖所示的單元來近似溫度分布時，單元的溫度函數的表達式為 T（e）= ，該單元屬于 次單元。T（e）=c1+c2Xi+C3X2+C4X4，三次在做包含運動導體的2D靜態(tài)磁場分析時，可以用 來衡量計算精度，一般這個數在數量級 以內，則表明計算精度較高。磁雷諾數，1在采用矢量磁位（MVP）方法進行2D電磁場分析時，單元自由度中表征磁場的基本量是 ，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將一般接觸問題分為兩類： 和 。剛體對柔體，柔體對柔體.ANSYS中APDL是 的縮寫。ANSYS參數化設計語言三、 請舉例說明用ANSYS求解工程問題的主要步驟。（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)分析是研究結構動力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領域中的應用。模態(tài)是機械結構的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析。這個分析過程如果是由有限元計算的方法取得的，則稱為計算模記分析；如果通過試驗將采集的系統(tǒng)輸入與輸出信號經過參數識別獲得模態(tài)參數，稱為試驗模態(tài)分析。通常，模態(tài)分析都是指試驗模態(tài)分析。振動模態(tài)是彈性結構的固有的、整體的特性。如果通過模態(tài)分析方法搞清楚了結構物在某一易受影響的頻率范圍內各階主要模態(tài)的特性，就可能預言結構在此頻段內在外部或內部各種振源作用下實際振動響應。因此，模態(tài)分析是結構動態(tài)設計及設備的故障診斷的重要方法。模態(tài)分析最終目標在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數，為結構系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預報以及結構動力特性的優(yōu)化設計提供依據。模態(tài)分析技術的應用可歸結為一下幾個方面：1） 評價現(xiàn)有結構系統(tǒng)的動態(tài)特性；2） 在新產品設計中進行結構動態(tài)特性的預估和優(yōu)化設計；3） 診斷及預報結構系統(tǒng)的故障；4） 控制結構的輻射噪聲；5）識別結構系統(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、不對稱法、阻尼法五、 耦合場分析時，單元SOLID5,PLANE13分別滿足什么平衡方程？請寫出相應的方程？（12分）六、試回答什么是瞬態(tài)熱分析，并寫出相應的有限元系統(tǒng)方程。 （12分）答：瞬態(tài)傳熱過程是指一個系統(tǒng)的加熱或冷卻過程。在這個過程中系統(tǒng)的溫

度、熱流率、熱邊界條件以及系統(tǒng)內能隨時間都有明顯變化。 根據能量守恒原理,瞬態(tài)熱平衡可以表達為（以矩陣形式表示）：CTKTQ式中：［K］為傳導矩陣，包含導熱系數、對流系數及輻射率和形狀系數；［C］為比熱矩陣，考慮系統(tǒng)內能的增加；{T}為節(jié)點溫度向量；T為溫度對時間的導數；{Q}為節(jié)點熱流率向量，包含熱生成七、簡述采用矢量磁位（MVP）方法進行電磁場分析的優(yōu)缺點。（12分）答：優(yōu)點：a） 可包括速度效應b） 可耦合電路c） 可解決運動問題缺點：a）自由度多，速度慢，b）3D分析時，如果在不同媒質界面處向量勢的法向分量很大時，會存在奇異性,使計算精度降低八、ANSYS中對于什么樣的接觸可以用耦合或約束方程代替接觸進行分析？這樣做的好處是什么？（12分）答：如果接