1、有限元方法考試試卷（A卷）一、選擇題1、彈性力學與材料力學的主要不同之處在于  。    A. 任務；   B. 研究對象；    C. 研究方法；     D. 基本假設。 2、在軸對稱問題中，徑向應力分量是 。    A. 恒為零； B. 與無關；    C. 與無關； D. 恒為常數。3、利用ANSYS進行結構分析時，結果文件為 。A. jobname.rst； B. jobname.rth； 

2、60; C. jobname.rfl； D. jobname.rmg。4、在ANSYS的單元庫中，PLANE42單元屬于 。A. 結構梁單元； B. 結構殼單元；    C. 結構線單元； D. 結構實體單元。5、在一個分析中，可能有多個材料特性組，ANSYS通過獨特的 來識別每個材料特性組。A. 特性； B. 說明；    C. 參考號； D.方法。6、ANSYS與Pro/E的接口文件類型是 。A.x_t； B. .prt；    C. .sat； D. .model。7、載荷包括所有邊界條件

3、以及外部或內部作用效應，下列不屬于ANSYS載荷的是 。A. DOF約束； B. 力；    C. 體載荷； D.應力。8、 要求面或者體有規則的形狀，即必須滿足一定的準則。A.自由網格； B. 映射網格；    C. Sweep分網； D. 其他。9、 獨立于有限元網格，即可以改變單元網格而不影響施加的載荷。A.階躍載荷 B. 有限元模型載荷C. 實體模型載荷； D. 斜坡載荷。10、有限元法首先求出的解是 ，單元應力和應變可由它求得。A.節點坐標； B.節點自由度； C. 節點載荷； D. 節點位移。二、填空題（每空1分，共20分

4、）1、在整個有限元分析的過程中， 是分析的基礎。2、平面應力問題與薄板彎曲問題的彈性體幾何形狀都是 ，但前者受力特點是 ，變形發生在板面內；后者受力特點是 的力的作用，板將變成有彎有扭的曲面。3、典型的ANSYS文件包括 、 、 。4、平面應力問題與平面應變問題都具有 個獨立的應力分量， 個獨立的應變分量，但對應的彈性體幾何形狀前者為 ，后者為 。5、ANSYS軟件提供了兩種工作方式，即 和 。6、對于用戶創建的局部坐標系，其坐標系號必須是 。7、網格劃分時，可以采用 或者 對模型進行劃分網格，生成有限元模型。8、 是圖形在不同的CAD和CAE系統間進行交換時普遍接受的一種中間標準格式。9、在

5、固體力學的有限元分析中， 是最簡單的三維有限元單元。10、ANSYS向用戶提供了兩種后處理工具查看計算結果： 和 。三、判斷題（正確；錯誤×。）（每題1分，共10分）1、節點的位置依賴于形態，而并不依賴于載荷的位置。（ ）2、梁單元是用有限元法進行梁柱體系分析時最常采用的單元，其分析主要采用虛功原理。（ ）3、平面應力問題與平面應變問題的物理方程是完全相同的。（ ）4、定義單元實常數時，并不是所有的單元類型都需要實常數，同類型的不同單元可以有不同的實常數值。（ ）5、不能把梁單元、殼單元和實體單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徑。（ ）7、一般應

6、力變化大的地方單元尺寸要劃的小才好。（ ）8、所謂全約束只要將位移自由度約束住，而不必約束轉動自由度。（ ）9、施加有限元模型載荷時，任何有限元網格的修改都使載荷無效。（ ）10、在位移型有限元中，單元交界面上的應力是嚴格滿足平衡條件的。（ ）四、簡答題（每題10分，共60分）1、有限元的基本思想是什么？ 2、ANSYS軟件有哪些基本分析步驟？3、ANSYS中圖元有哪幾種？它們之間的層次關系是什么？刪除圖元需要遵循的原則是什么？4、簡述平面應力問題與平面應變問題的區別。5、以三節點三角形單元為例，簡述有限單元法求解離散化結構的具體步驟。6、回答下列問題：(1) 平面問題8節點等參元，其單元自由

7、度是多少？單元剛陣元素是多少？(2) 空間軸對稱問題三角形3節點單元，其單元自由度是多少？單元剛陣元素是多少？(3) 空間問題20節點等參元，其單元自由度是多少？單元剛陣元素是多少？(4) 平面剛架結構梁單元（考慮軸向和橫向變形）的自由度是多少？單元剛陣元素是多少？（A卷）參考答案一、選擇題 1-5 CCADC 6-10 BDBCD二、填空1、離散化2、薄板， 平行于板面且沿厚度均布載荷作用， 垂直于板面 3、數據庫文件， 日志文件， 結果文件4、三， 三， 薄板，長柱體 5、人機交互方式（GUI方式）， 命令流輸入方式（BATCH方式）6、不小于11的整數7、free(自由網格)， mapp

8、ed(映射網格) 8、IGES文件 9、四節點四面體單元10、通用后處理POST1，時間歷程后處理POST26三、判斷題1、× 2、 3、× 4、 5、× 6、× 7、 8、× 9、 10、×三、簡答題1、答：有限元法的基本思想就是里茲法加分片近似，可以歸納如下：首先，將物體或解域離散為有限個互不重疊僅通過節點相互連接的子域（即單元），原始邊界條件也被轉化為節點上的邊界條件，此過程稱為離散化。其次，在單元內，選擇簡單近似函數來分析逼近未知的求解函數，即分片近似。最后，基于與原問題數學模型（基本方程和邊界條件）等效的變分原理或加權殘值法

9、，建立有限元方程（即剛度方程），從而將微分方程轉化為一組以變量或其導數的節點為未知量的代數方程組，進而借助矩陣和計算機求解代數方程組得到原問題的近似解。2、答：ANSYS軟件基本分析步驟大致可分為三個模塊：前處理、加載求解和后處理。1.前處理（1）建立有限元模型所需輸入的資料。如節點、坐標資料、元素內節點排列次序。（2）材料屬性（3）模型的單元劃分2.求解處理 （1）負載條件 （2）邊界條件及求解3.后處理POST1用于靜態結構分析、屈曲分析及模態分析，將解題部分所得的解答如變形、應力、反力等資料，通過圖形接口以及各種不同表示方式把等位移圖、等應力圖等顯示出來。POST26僅用于動態結構分析，

10、用于與時間相關的時域處理。3、答：ANSYS中的圖元主要包括關鍵點、線、面和體四種圖元。它們之間的層次關系是按從低到高的順序依次是點線面體。刪除圖元需要遵循的原則是如果低級圖元連接在高級圖元上，需先刪除高級圖元，才能刪除低級圖元。4、答：平面應力問題是指很薄的等厚度薄板，只在板邊上受有平行于板面并且不沿厚度變化的面力，同時，體力也平行于板面并且不沿厚度變化。而平面應變問題是指很長的柱形體，在柱面上受有平行于橫截面并且不沿長度變化的面力，同時體力也平行于橫截面并且不沿長度變化。5、答：（1）取三角形單元的結點位移為基本未知量。（2）應用插值公式，由單元的結點位移求出單元的位移函數。（3）應用幾何

11、方程，由單元的位移函數求出單元的應變。（4）應用物理方程，由單元的應變求出單元的應力。（5）應用虛功方程，由單元的應力出單元的結點力。（6）應用虛功方程，將單元中的各種外力荷載向結點移置，求出單元的結點荷載。（7）列出各結點的平衡方程，組成整個結構的平衡方程組。6、答：(1) 平面問題8節點等參元，自由度16個，剛陣元素16×16256；(2) 空間軸對稱三角形3節點單元，單元自由度6個，單元剛度元素6×6=36個；(3) 空間問題20節點等參元，其單元自由度60個，單元剛度元素60×60=3600個；(4) 平面剛架結構梁單元（考慮軸向和橫向變形）的自由度6個，

12、單元剛度元素是6×6=36個。考試試卷（B卷）一、選擇題1、彈性力學的基本未知量沒有 。    A. 應變分量； B. 位移分量； C. 面力；   D. 應力。2、下列 不屬于ANSYS程序中解聯立方程系統的方法。A.稀疏矩陣直接解法B. 直接解法 C. 變分法 D. 雅克比共軛梯度法。3、下列 不屬于POST1顯示的圖形類別。A.等值線圖； B. 灰度圖； C. 形狀變形圖； D. 矢量圖。4、對二維桁架進行強度校核時，選用的單元類型是 。A.PLANE82； B.Beam3； C. Link 2D spr1； D. SHELL63。5、為

13、板的厚度，為板的長寬最小值，滿足條件的板是 。A.薄膜； B. 薄板；  C. 厚板； D. 薄殼。6、一個空間實體單元的節點有 個節點位移。A.1； B.2；    C. 3； D. 4。7、有限單元法首先求出的解是 ，單元應力和應變可由它求得。A.節點坐標； B.節點自由度 C. 節點載荷； D. 節點位移。8、ANSYS與Solidworks的接口文件類型是 。A.sat； B.prt； C.x_t； D.model。9、 劃分操作對實體模型無任何要求，即使實體模型是不規則的，也可以進行網格劃分。 A. 自由網格； B. 映射網格； &#

14、160; C. 掃掠； D. 局部細化。10、 的結果是由每個初始輸入圖元的共同部分形成一個新圖元。A. 交運算； B. 加運算；    C. 減運算； D. 分割。二、填空題（每空1分，共20分）1、有限元法的基本思想是 和 。2、網格劃分時，可以采用 還是 對模型進行劃分網格，生成有限元模型。3、 是圖形在不同的CAD和CAE系統間進行交換時普遍接受的一種中間標準格式。4、在固體力學的有限元分析中， 是最簡單的三維有限元單元。5、ANSYS向用戶提供了兩種后處理工具查看計算結果 和 。6、ANSYS軟件主要包括 、 、 。7、用有限元法求解薄板彎曲問

15、題時，常用在節點處連接的 或者 薄板單元對其進行剖分。8、由于軸對稱的特性，任意一點變形只發生在子午面上，因此可以作為 維問題處理。9、ANSYS整體坐標系有三類： 、 、 。10、有限元法起源于彈性力學，其基本方程主要有 、 、 。三、判斷題（正確；錯誤×。）（每題1分，共10分）1、用有限元法不可以對運動的物體的結構進行靜力分析。（ ）2、ANSYS軟件沒有為分析指定系統單位，所有分析都可以使用任意一種單位制。（ ）3、薄板彎曲問題的物理方程具有與平面應力問題的物理方程相同的形式。（ ）4、直接生成方法一般比實體建模方法更加有效和通過，是一般建模的首選方法。（ ）5、對于高壓電線

16、的鐵塔那樣的框架結構的模型化處理使用梁單元。（ ）6、交運算的結果是一個包含各個原始圖元的所有部分的新圖元。（ ）7、自由劃分網格時建議使用SmartSizing，SmartSizing控制在生成映射網格時無效。（）8、同一載荷作用下的結構，所給材料的彈性模量越大則變形值越小。（ ）9、研究軸對稱問題，采用直角坐標比圓柱坐標更為方便。（ ）10、所謂全約束只要將位移自由度約束住，而不必約束轉動自由度。（ ）四、簡答題1、有限元的基本思想是什么？ 2、有限單元法分析步驟有哪些？ 3、簡述自由網格劃分和映射網格劃分的區別。4、用ANSYS 計算分析某一結構的強度時需提供哪些必要信息？5、根據下列受

17、力簡圖，指出哪個是平面應力問題？哪個是平面應變問題？哪個是板殼問題？并說出它們之間的區別。(a)隧道 (b) 載荷平行于板平面 (c) 載荷垂直于板平面6、回答下列問題：(1) 平面問題8節點等參元，其單元自由度是多少？單元剛陣元素是多少？(2) 空間軸對稱問題三角形3節點單元，其單元自由度是多少？單元剛陣元素是多少？(3) 空間問題20節點等參元，其單元自由度是多少？單元剛陣元素是多少？(4) 平面剛架結構梁單元（考慮軸向和橫向變形）的自由度是多少？單元剛陣元素是多少？（B卷）參考答案一、選擇題 1-5 CCBCB 6-10 CDCAA二、填空題 1、結構離散，分片插值2、free(自由網格

18、)， mapped(映射網格) 3、IGES文件4、四節點四面體單元5、通用后處理POST1，時間歷程后處理POST266、前處理模塊，分析計算模塊，后處理買模塊7、三角形， 矩形8、二 9、直角坐標系，柱坐標系，球坐標系10、平衡方程，幾何方程，物理方程三、判斷題1、× 2、× 3、 4、× 5、 6、× 7、 8、 9、× 10、×三、簡答題1、答：有限元法的基本思想就是里茲法加分片近似，可以歸納如下：首先，將物體或解域離散為有限個互不重疊僅通過節點相互連接的子域（即單元），原始邊界條件也被轉化為節點上的邊界條件，此過程稱為離散化。其次，在單元內，選擇簡單近似函數來分析逼近未知的求解函數，即分片近似。最后，基于與原問題數學模型（基本方程和邊界條件）等效的變分原理或加權殘值法，建立有限元方程（即剛度方程），從而將微分方程轉化為一組以變量或其導數的節點為未知量的代數方程組，進而借助矩陣和計算機求解代數方程組得到原問題的近似解。2、答：(1)結構的離散化(2)選擇位移模式(3)分析單元的力學特性(4)集合所有單元平衡方程，得到整體結構的平衡方程(5)由平衡方程求解未知節點位移 (6)單元應變和應力的計算3、答：Ansys提供兩種網格劃分方法：自由網格劃分和映射網格劃分。所