ANSYS软件在材料力学教学中的应用研究-最新教育资料

1、ANSY嗽件在材料力学教学中的应用研究作为一款有源分析软件，ANS YS各多学科知识融于一体，包 含了结构，电磁，流体，声学以及热等领域。在应用方面则涉及 到了造船、生物、轻工、水利、能源等科学研究领域。通过软件 应用方面可以看出， 在相关领域知识学习具有一定的难度， 如果 单纯依靠教师用传统方式进行教授， 在教学效果方面一定是差强 人意。ANSYS软件应用其中，则可以起到一定的辅助作用，教学 工作可以达到事半功倍的效果，学生学习质量也有了一定的保 证。1 材料力学教学现状及内容（一）教学现状 材料力学科目自身的特点在于具有一定的抽象性， 导致理论知识理解方面存在一定难度。 教学工作安排不合理

2、， 教学时间没 有从学生的理解能力以及应用能力方面考虑， 学生没有充足的学 习时间，教师在教学过程中为了在有效时间内完成相应的教学任 务，在教学的方法上存在一定的不合理性， 没有有效的调动学生 参与学习的兴趣与热情。（二）教学内容材料力学中有几部分关键的知识难度较大， 学生在理解的时 候存在一定的问题。 比如应力集中。 所谓应力集中是指构件在受 力的情况下， 形状及外形发生了突变从而导致的局部范围内的应 力显著增大。 教材通常只给出了应力集中的影响因素， 但对于在 相关因素的影响下具体的系数却没有给出确定值， 学生对于这一 点知识未能深入理解。2 ANS YS软件及有限元ANS YSM牛是由美

3、国一名博士在 1971年推出的，最早的版 本仅仅提供了热分析及线性结构分析， 其不足之处是只能在大型 计算机运行，并且只是批处理程序。在上世纪 70 年代初期及后 期有一定的发展，随着技术不断的进步，ANS YSM牛的功能也越来越强大， 为用户对某些问题进行深入的研究提供了帮助。 有限 元的发展有三个阶段，探索时期，独立发展时期，专家应用与其 它软件相互补充， 共同发展时期， 并且呈现出了相应的趋势特征。3 ANS YS软件特点（一）处理能力强大 处理能力强大主要体现在四个方面， 其一是建模， 其二是网格划分，其三是参数设置，其四是与 CAD无缝集成。网格划分主 要有两种方式，自由与映射网格划

4、分，对于不同的几何体而言， 则有拖拉网格， 层网格， 局部细化。 无缝集成方面， 能够与多款 ? 件进行数据交换。（二）加载求解在ANSYSM牛中，位移，温度，力等任何载荷可在任意几何 体或有限元实体上，可以是数值，也可以是相关的函数。（三）后期处理对于利用ANSYSM牛获得的数据，可以采用不同的方式进行 输出，比如，图表，动画，此外还可以进行载荷叠加分析。（四）开放性 开放性主要体现在与其它软牛的有效对接， 用户在开放的环 境下可以根据自己的需要对软牛进行相应扩充，对于边界条牛， 材料结构等可以由用户自定义。 在不同类型的需求方面还可以进 行二次开发。ANS YSM牛将自身技术与相关软件有效

5、的结合在一起，自带 的语言可以进行二次开发。 比如用户可以在CAD中建模，然后通 过接口将数据导入到 ANS 丫徽件中进行相关计算。也可以用程序 自带语言建模，计算，此时采用的是命令流的方式。4 分析步骤ANS YSM牛分析步骤主要有三个方面。首先是模型创建，包 含读入或创建模型，定义属性，以及网格划分。其次是施加载荷 及选项，条件设定并求解。最后一步是结果的分析及验证。5 ANS YS软件在材料力学教学工作中的优势 （一）教学效果提升材料力学首先是一门专业基础课， 其次是将多专业知识集中 于一体，主要研究内容是构件在力的作用下产生的变形，损坏， 以及失效等存在的规律。教学内容涉及到公式多，逻

6、辑性强，计 算过程难度大，计算量大，如涉及到微积分等知识，学生对于知 识的掌握及理解存在问题， 对于教师而言， 如何进行有效的教学是不得不思考的问题。ANS YSM牛针对问题进行建模，将数据转化为图象，从对人 体大脑的刺激来看， 视觉上的刺激更为有效， 大脑对于信息的理 解量更大，层次也更深。将抽象的知识变为具体，有效降低了学 习难度。并且ANSYS软件教学是动画过程，学生对于知识以及相 关原理的变化有清楚的认识， 表现形式更加生动有趣， 能够在一 定程度上调动学生学习的热情和积极性，实现教学质量的提升。（二）应用能力培养 材料力学理论知识的学习是为了更好的在实际工作中应用， 单纯的理论教学不

7、足以培养学生的实践应用能力。 学生对于学习 存在畏难情绪。ANS YSM牛应用通过建模对实际情景进行模拟， 学生在一种高度真实的环境下学习， 无论是理解能力方面还是在 实践能力的培养方面都有很大好处。（三）增强探究性学习能力ANS YSM牛在生活中的应用非常广泛，学生有必要了解熟悉 并掌握。 学生动手的过程是为今后积累一定的经验， 培养并提升 其解决问题的能力，同时也为走向社会奠定基础。6 实例探究在对ANSYS软件有了基本的了解之后，可以结合具体的例子 加深认识。比如ANSYS软件研究不同载荷下的悬臂梁。 现假设有 一悬臂梁， 长、高、厚度分别是 500， 60， 20。弹性模量为 200GPa， 泊松比为0.3。分别在载荷1500N及集中力偶230N?m发生横力与纯弯曲由左图可看出正应力在自由端附近为零，随截面位置左移， 应力相应增大， 最大值出现在固定端。 在固定端处最上与最下分 别存在最大拉应力，最大压应力，二者相等。图 3 为载荷下的米塞斯应力图， 左为集中载荷， 右为集中力 偶。结果与实际情况完全相符合。7 结束语本文对ANSYS软件相关方面进行了说明，立足于教学实际， 从软件在教学工作中的优势以及目前材料力学教学现状作阐述。 教师在教学工作中将软件教学作为教学工作的一个重点来抓， 让 学生通过自身动手实践， 对书中知