ANSYS在《材料力学》教学中的应用

建筑力学是建筑类专业学生必须学习的一门专业基础课。但是，建筑力学课程理论性强，内容缺乏趣味。按传统教学方法教学，常常是教师讲得很投入，但教学效果却不很理想，其根本原因是学生缺乏学习力学的兴趣。兴趣是最好的老师，是求知欲望的动力源泉，学生只有对建筑力学产生浓厚的学习兴趣，才会想学、爱学，才能学好。培养学生学习力学的兴趣，是提高教学效果、完成教学任务的关键。而多媒体教学可借助计算机的帮助模拟演示出生动、丰富的画面 , 具有良好的动态效果，能在一定程度上提高学生的学习兴趣，使教学者、教学媒介和教学成果达到三位一体的有机统一。教师在教学中调用一些专用软件进行实验仿真 , 使学生能够直观形象的看到从现实世界中抽象出的力学模型，使专业基础课与专业课有机的结合 , 为专业课的学习打下坚实的基础。在建筑力学教学中使用多媒体必须注意的问题及其应用效果

1.1 在建筑力学教学中使用多媒体必须注意的问题

(1)在教学中，使用多媒体的时机要适宜。应该利用多媒体展示的是教学内容的重点、难点，如果一味地追求整个课堂使用多媒体，会导致多媒体成为教学的干扰因素。而在讲解例题时，最好使用板书，使学生有一个思考的过程，以培养其思维模式，并加深其对重点、难点的理解。

(2)注意多媒体教学信息切换的速度。如多媒体的教学信息切换速度过快，使得学生无法跟上教师的讲课进度，从而造成学生“课上看热闹 , 课后没印象”，记忆不深的结果。

(3)多媒体在丰富表象方面具有很大的作用 , 但是表象不能代替经验 , 因此不能忽视语言逻辑的作用，要注意发展学生的想象力和思维能力。

1.2 在建筑力学中多媒体教学的应用效果

(1)信息来源集思广益。在建筑力学的教学中应用多媒体时，课件的文字、图形、图片规范清晰，教学内容规范，并且以成熟的教案、讲稿为蓝本 , 由优秀教师和有经验教师集体制作，既继承了他们的宝贵经验和成果 , 又综合了他们的教学优点 , 有效地提高了整体教学水平，使学生对所学内容产生了

“难点不难，疑点不疑”的良好效果。例如：几何组成分析一章，应用多媒体教学，动画模拟出各种几何体系，使学生直观、形象地了解了构件的组成，取得了良好的教学效果。

(2)信息量大，教学效率高。在建筑力学的教学中应用多媒体，能节约许多在黑板上作图和书写的时间，将节约出来的这部分时间进行习题的讲解与讨论，既加深了学生对内容的理解与运用，又提高了分析和解决问题的能力，激发他们思维的创造性，从而有效地提高了教学效率，加强了教学效果。

(3)信息表象直观。对传统教学难以奏效的内容 , 如语言文字难以表达 , 学生难以理解的形式与关系，较为复杂的变化过程等，可借助多媒体的动画模拟、局部放大、过程演示等手段予以解决。例如：约束中的铰支座、梁的弯曲变形等，可以用动画的形式将板书无法表示的空间物体及状态改变的过程清晰的演示出来 , 并简化出力学模型，使学生既容易接受，又降低了教师的讲授难度 , 而且还大大提高了学生的学习兴趣。

(4)能与实际有机的结合。教师在教学中调用一些专用力学软件进行实验仿真 , 既演示了实验现象和结果，又介绍了软件运行的环境和功能，而学生则可以学习、掌握软件的使用，通过应用这些软件去解题、设计、仿真，并使其对专业基础课（如钢筋混凝土结构、钢结构等）有一个初步的认识和了解，从而与专业课有机的结合起来。

(5)“教”与“学”的互动。传统教学一般来说主要以单向的教学为主 , 学生通常是被动接受的 , 不易发挥其主观能动性, 而多媒体教学可以弥补这个不足。在多媒体课件制作中 , 建立起友好的界面 , 通过人机对话实时处理教学信息，不仅激发了学生学习的积极性与主动性，而且启迪了学生思维的创造性，在培养学生自学能力的同时也提高了学生处理实际问题的应变能力。注重多媒体教学与传统教学的组合教学设计 , 优化教学效果

在建筑力学教学中，注重多媒体教学与传统教学的组合教学 [1] 设计。组合教学是指在课堂教学中，根据教学目标和教学内容要求 , 合理地选择和应用多媒体教学方式与传统教学方式 , 组成一个双向传播途径的教学模式，从而达到良好的教学效果。组合教学在运用教学媒体时必须根据教学目标分析各种教学方式的特点与功能，有针对性的选择，在教学设计中进行良好的组合，并且必须准确选择和把握教学方式在课程中的最佳作用点。所谓最佳作用点就是在教学过程中，最适合发挥教学媒体作用的教学环节与具体教学内容 [2]。组合教学不仅包括现代教学的媒体，例如计算机、投影机等，而且还包括传统教学中的板书、讲述等个人媒体。不同的教学方式具有不同的性质和作用 , 在教学过程中显现和传递的教学信息各有所长 , 能否充分发挥教学媒体的优势 , 关键在于组合设计 , 即根据学科性质、内容和目标 , 有效的组合，并在教学过程中灵活实施。多媒体的组合教学设计方法的理论是“学习内容——教学目标的二维层次模型 ” [3]

。建筑力学从教学内容来看 , 可分为五个方面的学习，即认知学习、概念的学习、技能的学习、原理的学习和解决问题的训练，不同的教学内容可有针对性的选择不同的教学媒体。认知和概念的学习是指了解前人的经验并掌握，具有继承性。这时教师的任务主要是讲授 , 学生的任务主要是记忆。可考虑的媒体有 :

利用多媒体动画展示已有的建筑结构，并从中抽象出力学模型，教师通过板书讲述和讲解力学模型与基本概念等；技能的学习是指操作性教学。包括实验和解答习题，这时指导教师的主要任务是示范操作 , 学生的任务主要是操作练习。可考虑的媒体有 :

教师的讲述和讲解、板书等；原理的学习主要是指思维教学。这时教师的任务主要是引导，学生的任务主要是思考和建立思维模式。可考虑的媒体有 :

教师的讲述、多媒体课件等等；解决问题的训练是指应用教学。这时教师的任务主要是引导学生从现实生活中找出问题，运用已学的知识建立出合理的力学模型，并通过理论来解决问题。从上面的分析我们可以知道不同的教学内容应选择不同的媒体。因此在进行多媒体教学之前, 应对所教的每一堂课的内容进行教学设计 , 根据教学对象、教学内容，选择合理的教学媒体，优化教学效果，只有注重组合教学设计才能充分利用多媒体资源 , 提高教学效果。结束语

在建筑力学的课堂中运用多媒体教学是一种必然趋势。它不仅有利于加强教学的时代性、竞争性和开拓性，而且也有助于培养学生的创造性思维，激发其学习的积极性和主动性，对他们今后成为高素质的人才有着重要的作用。但我们在建筑力学的课堂中运用多媒体进行教学不能盲目的赶潮流，应注重多媒体教学与传统教学的组合教学设计，使之达到良好的教学效果。

参考文献：

[1] 马玲.多媒体组合教学设计与多媒体软件设计 [J].中国电化教育，1996,（5）:17-18

[2] 刘全.浅谈多媒体教学过程中存在的问题及对策 [J].武汉市职工医学院学报，2001，（12）

1988.35-38 [3] 历以贤．教育学原理 [M] ．北京：北京师范大学出版社，

第三篇：力学在新材料开发中的应用

力学在新材料开发中的应用

专业：交通工程

姓名：徐庆达

学号：201010615071

一、生活中的各种新材料化学材料：

导电纤维——PACF导电腈纶短纤维、导电腈纶纱线

PACF纤维可以以0.55～5％的比例与普通的纤维混纺，再通过常规的纺织工艺，研发出永久型的抗静电产品，广泛应用于石油、化工、军工、航空、交通、海运、电子、药材、卫生、橡胶、塑料、计算机机房等。

SH－D导电粉

SH－D导电粉对材料通过活性处理及导电因子的掺杂处理，使在基体表面形成牢固的导电层，从而使该系列材料具有持久的导电性。可用于橡胶、塑料、外涂层、是一种理想的导电、抗静电产品添加剂。抗菌添加剂

在纳米材料的基础上采用络合包裹的方式将活性银离子包入内部，使其具有一定的催化氧化作用和缓释作用达到抗菌的效果。

SH－Ti抗紫外添加剂

具有优良的户外耐久性能和抗紫外线能力。可以用于橡胶、抗紫外塑料、薄膜及其制品、油漆、抗紫外纤维、防晒化妆品领域。该产品对250～380nm的紫外光有很强的吸收作用，全面抵御UV－A、UV－B对人体皮肤的伤害，而且无毒、无味、对皮肤无刺激，能够保持原有材料的色泽，具有良好的亲水性和亲油性，在有机溶剂和塑料中表现良好的分散性。

纳米是长度单位，大小为十亿分之一米（10-9m），纳米材料是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。当材料的颗粒达到纳米级时，材料的性能会发生显著的变化。

纳米材料物理性质的变化

一、纳米材料对光的反射能力变得非常低，低到小于1%；

二、机械、力学性能成几倍增加；

三、其熔点会大大降低（如金的熔点本是1064℃，但2纳米的金属粉末熔点只有33℃）；

四、有特殊的磁性（如20纳米的铁粉，其矫顽力可增加1000倍）。

纳米材料的用途 1．纳米结构材料:

包括纯金属、合金、复合材料和结构陶瓷，具有十分优异的机械、力学及热力性能。可使构件重量大大减轻。2．纳米催化、敏感、储氢材料：

用于制造高效的异质催化剂、气体敏感器及气体捕获剂，用于汽车尾气净化、石油化工、新型洁净能源等领域。3．纳米光学材料：

用于制作多种具有独特性能的光电子器件。如量子阱GaN型蓝光二极管、量子点激光器、单电子晶体管等。4．纳米结构的巨磁电阻材料：

磁场导致物体电阻率改变的现象称为磁电阻效应，对于一般金属其效应常可忽略。但是某些纳米薄膜具有巨磁电阻效应。在巨磁电阻效应发现后的第6年，1994年IBM公司研制成巨磁电阻效应的读出磁头，将磁盘记录密度一下子提高了17倍。

5．纳米微晶软磁材料

用于制作功率变压器、脉冲变压器、扼流圈、互感器等。6．纳米微晶稀土永磁材料

将晶粒做成纳米级，可使钕铁硼等稀土永磁材料的磁能积进一步提高，并有希望制成兼备高饱和磁化强度、高矫顽力的新型永磁材料。

三、超导材料

1911年荷兰科学家用液氦冷却水银，当温度下降到-269℃左右时，发现水银的电阻完全消失，这种现象就称为超导电性。这样的材料称为超导材料。

超导体电阻突然消失的温度称为临界温度（Tc)。在临界温度以下时，超导体的电阻为零，也就是电流在超导体中通过时没有任何损失。

1997年，我们研制的超导材料的零电阻温度已达到134K，处于世界先进水平。超导材料的应用前景非常宽广，若用来输电可大大节约能源和材料

2011-4-17

第四篇：ANSYS中坐标系应用及总结

ansys 坐标系节点坐标系用以确定节点的每个自由度的方向，每个节点都有其自己的坐标系，在缺省状态下，不管用户在什么坐标系下建立的有限元模型，节点坐标系都是与总体笛卡尔坐标系平行。节点力和节点边界条件（约束）指的是节点坐标系的方向。时间历程后处理器 /POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。而通用后处理器 /POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。

例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 “Prep7> Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。

注意：节点坐标系总是笛卡尔坐标系。可以将节点坐标系旋转到一个局部柱坐标下。这种情况下，节点坐标系的X方向指向径向，Y方向是周向（theta)。可是当施加theta方向非零位移时，ANSYS总是定义它为一个笛卡尔Y位移而不是一个转动（Y位移不是theta位移）。

有限元分析中的很多相关量都是在节点坐标系下解释的，这些量包括：输入数据： 1 自由度常数 2 力主自由度 4 耦合节点 5 约束方程等输出数据：节点自由度结果 2 节点载荷 3 反作用载荷等

但实际情况是，在很多分析中，自由度的方向并不总是与总体笛卡尔坐标系平行，比如有时需要用柱坐标系、有时需要用球坐标系等等，这些情况下，可以利用ANSYS的“旋转节点坐标系”的功能来实现节点坐标系的变化，使其变换到我们需要的坐标系下。具体操作可参见ANSYS联机帮助手册中的“分析过程指导手册->建模与分网指南->坐标系->节点坐标系”中说明的步骤实现。

总体坐标系

在每开始进行一个新的ANSYS分析时，已经有三个坐标系预先定义了。它们位于模型的总体原点。三种类型为: CS,0: 总体笛卡尔坐标系 CS,1: 总体柱坐标系 CS,2: 总体球坐标系

数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。局部坐标系

局部坐标系是用户定义的坐标系。局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。

激活的坐标系是分析中特定时间的参考系。缺省为总体笛卡尔坐标系。当创建了一个新的坐标系时，新坐标系变为激活坐标系。这表明后面的激活坐标系的命令。菜单中激活坐标系的路径 Workplane>Change active CS to>。

节点坐标系

每一个节点都有一个附着的坐标系。节点坐标系缺省总是笛卡尔坐标系并与总体笛卡尔坐标系平行。节点力和节点边界条件（约束）指的是节点坐标系的方向。时间历程后处理器 /POST26 中的结果数据是在节点坐标系下表达的。而通用后处理器/POST1中的结果是按结果坐标系进行表达的。

例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 “Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。

单元坐标系

单元坐标系确定材料属性的方向（例如，复合材料的铺层方向）。对后处理也是很有用的，诸如提取梁和壳单元的膜力。单元坐标系的朝向在单元类型的描述中可以找到。

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径 Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

显示坐标系对列表圆柱和球节点坐标非常有用(例如, 径向，周向坐标)。建议不要激活这个坐标系进行显示。屏幕上的坐标系是笛卡尔坐标系。显示坐标系为柱坐标系，圆弧将显示为直线。这可能引起混乱。因此在以非笛卡尔坐标系列表节点坐标之后将显示坐标系恢复到总体笛卡尔坐标系。

ANSYS坐标系总结

工作平面（Working Plane）

工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格)

总体坐标系

数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。

局部坐标系

局部坐标系是用户定义的坐标系。局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。

节点坐标系

例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 “Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。

单元坐标系

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

工作平面（Working Plane）

工作平面是创建几何模型的参考(X,Y)平面，在前处理器中用来建模(几何和网格)

总体坐标系

数据库中节点坐标总是以总体笛卡尔坐标系，无论节点是在什么坐标系中创建的。

局部坐标系

局部坐标系是用户定义的坐标系。局部坐标系可以通过菜单路径Workplane>Local CS>Create LC来创建。

节点坐标系

例如: 模型中任意位置的一个圆，要施加径向约束。首先需要在圆的中心创建一个柱坐标系并分配一个坐标系号码(例如CS,11)。这个局部坐标系现在成为激活的坐标系。然后选择圆上的所有节点。通过使用 “Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 选择节点的节点坐标系的朝向将沿着激活坐标系的方向。未选择节点保持不变。节点坐标系的显示通过菜单路径Pltctrls>Symbols>Nodal CS。这些节点坐标系的X方向现在沿径向。约束这些选择节点的X方向，就是施加的径向约束。

单元坐标系

结果坐标系

/Post1通用后处理器中(位移, 应力，支座反力）在结果坐标系中报告，缺省平行于总体笛卡尔坐标系。这意味着缺省情况位移，应力和支座反力按照总体笛卡尔在坐标系表达。无论节点和单元坐标系如何设定。要恢复径向和环向应力，结果坐标系必须旋转到适当的坐标系下。这可以通过菜单路径Post1>Options for output实现。/POST26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达。

显示坐标系

第五篇：Ansys Workbench软件在材料力学教学中的探索与应用

Ansys Workbench软件在材料力学教学中的探索与应用

摘要：将Ansys Workbench软件应用于材料力学中，通过仿真模拟，求解出位移和应力等参数的分布云图。Ansys Workbench软件更加直观展示材料力学一些概念和定理，增加了学生学习的兴趣，培养了学生的工程意识，并且教学效果好。

关键词：Ansys Workbench软件材料力学教学

中图分类号：0311.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0171-02

对于机械类的学生来讲，材料力学是一门十分重要的专业基础课，学好此门课程的内容不仅为后续课程打下良好的力学基础，而且也可以将工程力学知识直接应用于工程实践，解决实际工程问题。对于学生来说，在有限的课堂里，既理解力学的基本概念和理论，又培养自己分析和解决实际问题的能力。显然，学生是做不到。这就要求材料力学教师采取有效的教学方式，充分调动学生主动性，把抽象的教学内容具体化，Ansys Workbench软件可以对这样问题进行模拟仿真，可得到事半功倍的教学效果[1]。材料力学教学中存在的问题

由于材料力学典型特点是内容抽象、理论性强。为了拓宽大学生的就业方向，各学校相应调整了培养方案，材料力学压缩到80个学时。保证教学内容不变，在学时减少下，保证教学质量完成教学任务，每位任课教师都面临严峻的挑战。教师改变了传统的板书教学，而采用多媒体教学，虽然课件可以图文并茂，信息量大，但也存在弊端。为了节省课堂教学理论推导的时间，直接由多媒体给出推导的最终结果，学生对此印象不深，对结果理解不够透彻，到实际应用中就发蒙，无从下手。因此，提出把Ansys Workbench软件引入课堂，作为课件的补充材料，使教学过程更清晰，内容更加连贯和完整，激发学生学习的兴趣，促进学生的工程实践能力和创新意识的提高，为国家培养出更多高素质的工程人才[1，2]。Ansys Workbench软件在材料力学教学中的优势

材料力学与工程实际联系极为密切，其中一些定理、定律和结论广泛应用于各行各业，是解决工程实际问题的重要基础课程。材料力学中，概念较多，对定理的理论推导也多，并且有些概念比较抽象，只单纯的教学讲解，学生不容易接受和理解。通过Ansys Workbench软件模拟后，可以用云图显示内容，具有比较直观的特点。这种新的授课方式，可以通过颜色、动画等大量的信息刺激学生，将充分调动学生的身心，提高课堂的氛围，调动学生学习的主动性，降低材料力学学习的难度。同时，可以通过软件建模，增加学生对材料力学学习的兴趣，培养学生较强的结构分析能力和创新意识。通过软件模拟，学生经过整个建模的过程，载荷的加载方法、材料性质的加载，加深学生对工程背景的理解，提高解决工程实际问题的能力[1]。Ansys Workbench软件在教学中的应用案例

3.1 问题描述

弯矩作用在钢杆模型（见图1）。钢杆模型由1体和2体两部分组成：1体的长宽高是10 mm×5 mm×15 mm；2体的长宽高是10 mm×5 mm×15 mm，在端面3处被固定，弯矩作用在1体上，方向为垂直Y轴，由X轴指向Z轴，分析在弯矩作用下钢杆的变形及应力分布[3]。

3.2 结果分析

根据Ansys Workbench软件使用方法，启动Workbench并建立分析项目静态结构分析；导入创建的几何体；添加材料库；添加模型材料属性；划分网格；施加载荷与约束；结果后处理等步骤后，求解出等效应力分析云图（见图2）、等效应变分析云图（见图3）和总变形分析云图（见图4）。结语

把Ansys Workbench软件引入到材料力学，教师灵活运用到教学中，通过创建模型，进行仿真模拟，求解后可以输出应力、应变和位移等参数的分布云图，生动直观展现在学生面前，调动学生学习的兴趣。同时，也激发学生使用Ansys Workbench软件解决实际材料力学问题，培养他们的良好工程意识和创新思维，提高他们的工程实践能力。

参考文献

[1] 桑建兵，于文英，焦永树，等.数值模拟在工程力学课程教学中的应用研究[C]//力学与工程应用.2012.[2] 谢华刚.在力学教学中应用有限元ANSYS软件的优越性分析[J].高等教育研究：成都，2011（4）：67-68.[3] 黄志新，刘成柱.超级学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2013.

ANSYS在《材料力学》教学中的应用

第一篇：ANSYS在《材料力学》教学中的应用

第二篇：多媒体教学在建筑力学教学中的应用

第三篇：力学在新材料开发中的应用

第四篇：ANSYS中坐标系应用及总结

第五篇：Ansys Workbench软件在材料力学教学中的探索与应用

相关范文推荐

论文――高中物理生活中的力学问题在教学中的应用.[推荐阅读]

论文——高中物理生活中的力学问题在教学中的应用（合集5篇）

ANSYS系统及其应用教学大纲

生活中的典型力学应用问题

《计算机控制技术在力学中的应用》课后感想（本站推荐）

考点10力学知识在生产和生活中的应用

信息技术在教学中的应用

信息技术在数学教学中应用