本站原创摘 要 ：理论力学是工程力学学科的一门最基础的入门课程,理论性较强.可以在理论力学课程的教学中适当安排上机训练,促进ANSYS软件在理论力学课程辅助教学中的应用.不仅能提高学生学习理论力学课程的兴趣,而且还能加深学生对理论力学知识的理解与掌握.
关 键 词 ：ANSYS软件 理论力学课程 辅助教学
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）08-0225-02
1.前言
理论力学是工程力学学科的一门最基础的入门课程,理论性较强.学生在学习理论力学课程时,普遍感到非常难以掌握,而且枯燥无味,不愿意主动学习.可以在理论力学课程的教学中适当安排上机训练,促进ANSYS软件在理论力学课程辅助教学中的应用.不仅能够提高学生学习理论力学课程的兴趣,而且还能够加深学生对理论力学知识的理解与掌握.
2.ANSYS软件简介
ANSYS软件是由美国ANSYS公司开发的融结构、流体、电场、声场、磁场等分析于一体的通用的大型的有限元分析软件,已经成为现代产品设计中的主要的高级的CAE工具之一.ANSYS软件提供的单元类型有100种以上,可以用来模拟实际工程中的各种结构.ANSYS软件含有前处理模块、分析计算模块和后处理模块的三个主要部分：前处理模块是一个强大的几何建模与网格划分的工具,用户可以方便地建立有限元模型；分析计算模块包括固体结构分析、流体动力学分析、声场分析、压电分析、电磁场分析以及多物理场的耦合分析,而且具有优化分析的能力；后处理模块可以把计算结果用彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、半透明及透明显示等图形方式显示出来,也可以把计算结果以图表和曲线等形式显示或输出.
3.ANSYS软件在理论力学中的应用示例
静力学是理论力学的基础,也是必须掌握的内容.其中受力分析计算中涉及到的桁架结构是工程中常用的大跨度结构的一种形式.桁架结构是一种由杆件相互铰接构成的体系,当荷载仅作用在节点上时,桁架结构中的各杆件都是二力杆,每根杆的内力是轴力,可能是压力也可能是拉力.在理论力学中手工求解桁架结构的计算方法主要有：结点法、截面法及其联合应用.
利用ANSYS软件可以通过计算机来求解各种桁架结构,求解的步骤主要为：设立某个具体问题的文件名；单元类型选择；设置截面形式；定义实常数；设置材料属性；建立模型；施加荷载；施加约束；运行计算；后处理输出显示结果.如图1所示为某一静定平面桁架结构.根据理论力学知识,通过手工计算能够求出各杆轴力的理论值.（如图1）
利用ANSYS软件上机对这一静定平面桁架结构求解出的结果如图2所示.
从图2中可以清晰地看出各个杆件的轴力值大小及杆件的受力状态,正值则表示收拉,负值则表示受压.各杆件结构的受力情况如下表1所示.
其支座反力计算结果列表如下图3所示.
不难验证,采用ANSYS软件计算求解出的此静定平面桁架结构受力变形后的各杆轴力与手工计算的理论值是完全吻合的.所以在辅助教学时,可以让学生利用ANSYS软件对理论力学课程中一些简单典型结构计算求解出结果后,再与手工计算的理论值进行比较.
4.结语
通过分析表明,可以将ANSYS软件引入到理论力学课程的教学环节,在理论力学课程中设置相应的上机学时进行上机教学,让学生了解到复杂繁琐的力学计算问题是能够利用计算机去完成的,这样就会改变学生学习理论力学课程时感到计算方法及公式较难的枯燥无味的状态.ANSYS软件在计算机辅助工程力学分析（CAE）技术中的应用非常广泛,加强ANSYS软件在理论力学课程辅助教学中的应用,采用ANSYS工程软件分析解决理论力学课程中的一些简单典型结构的力学分析问题.这样,一方面能够提高学生学习理论力学课程的兴趣与主动性,另一方面还能够加深学生对理论力学知识的理解与掌握.