有限元法在材料力学案例教学中的运用研究

该文在材料力学课程案例教学中引入有限元方法作为辅助教学手段,借助有限元方法,利用图形和动画将抽象的力学概念给学生直观展示,促进其对于力学概念的掌握。在教学过程中,通过设计合理的课堂演示实验,提高学生的学习兴趣。在掌握课程内容的基础上,学生可以自主调整计算参数的手段,借助有限元软件可以开展自主创新型学习和初步的科学研究工作。有限元方法的引入,可以提高力学课程课堂教学效率,便于学生的理解和学习,并为学生后续研究提供保障。     

用材料力学方法研究不同模量梁的弯曲变形

为得到不同模量梁弯曲正应力及挠度的实用计算公式,采用材料力学方法分析复杂外载荷下的不同模量梁的弯曲变形,将材料力学方法得到的计算结果与弹性理论方法得到的计算结果进行比较。研究结果表明:用材料力学方法研究不同模量梁的弯曲变形不但计算精度较高,而且计算过程也简便,克服了弹性理论存在一题一解及计算过程复杂繁琐的缺陷;不同模量梁的剪切形状因子与不同模量材料的拉压弹性模量有关,而各向同性材料梁的剪切形状因子与材料的弹性模量无关。     

平面弯曲梁的横截面切应力分析

材料力学里对平面弯曲梁横截面上的切应力分布进行了假设,利用假设条件下推导出来的公式来求解截面上的切应力值。但是这些假设并没有进行验证,其正确性还有待实践证明。文中利用有限元通用分析软件—Ansys软件,对平面弯曲梁的弯曲变形进行了数值模拟,验证了材料力学关于切应力分布规律的假设。     

带钢拉伸弯曲矫直变形过程仿真研究

带钢拉伸弯曲变形过程的表征是拉伸弯曲矫直工艺研究中的关键,带钢拉伸弯曲变形过程在本质上就是带钢在张力作用下的反复弯曲变形过程.本文建立了可以模拟此变形过程的有限元仿真模型,并对带钢拉伸弯曲变形过程进行了仿真研究,揭示了带钢产生塑性延伸和板形矫正的机理.在此基础上,提出了拉伸弯曲矫直工艺使用制度.     

新型混合柔性铰链的设计计算与参数优化

为满足微纳驱动技术快速发展对大柔度柔性铰链的迫切需求,在传统对称切口柔性铰链的基础上,提出了一类基于摆线和椭圆混合切口的新型混合柔性铰链及其优化设计方法.首先,根据材料力学悬臂梁弯曲变形和拉伸变形理论,推导了转动柔度和拉伸柔度的计算公式,考虑弯曲变形的应力集中现象,推导了最大应力的计算公式,通过有限元仿真验证了计算公式...     

电缆车削剥皮过程理论分析与仿真模拟

为解决人工剥离电缆外皮效率低、精度差的问题,通过材料力学分析和有限元方法对电缆车削剥皮过程进行了理论模型构建和仿真模拟分析,研究了电缆车削剥皮过程中的变形规律,为一种机械车削中间剥皮方式提供理论依据并验证可行性。对电缆结构特性进行分析,建立了电缆几何模型。采用复合材料力学理论分析与均匀化方法,进行电缆力学模型建立及参数的求解。建立了影响车削剥皮质量的中间剥皮车削加工力学模型,研究影响剥皮质量的电缆弯曲与扭转变形力学特性规律,并进行了电缆线径、长度、切削位置因素显著性分析。分析了电缆绝缘外皮交联聚乙烯(cross-linked polyethyline, XLPE)切削加工特点、刀具几何参数与材料选择,求解出了XLPE的修正J-C本构模型,运用ABAQUS进行热力耦合切削数值模拟,研究了切削速度、切削深度与刀具角度对切削力、切削温度及切屑形态影响规律。结果表明：电缆线径对电缆弯曲和扭转变形均有较大影响,线径越大,产生的变形越小。长度和切削位置对线缆弯曲变形影响较大,对扭转变形影响不明显。电缆XLPE外皮切削有限元模拟结果清晰直观,切削速度、切削深度和刀具前角对XLPE外皮切削形态和切割温...     

改变坐标方向理顺变形理解--谈谈弯曲变形内力作图与实际变形结果合理结合及其理解

在材料力学里,采取将剪力图和弯矩图的纵坐标正方向倒过来的方法,理顺了变形和内力关系.这样,有利于直观理解和记忆.将理顺后剪力图、弯矩图和挠曲线、转角以及危险截面应力图结合,使整个弯曲变形的内力图与实际变形的效果相统一协调.     

改变坐标方向 理顺变形理解——谈谈弯曲变形内力作图与实际变形结果合理结合及其理解

在材料力学里，采取将剪力图和弯矩图的纵坐标正方向倒过来的方法，理顺了变形和内力关系。这样，有利于直观理解和记忆。将理顺后剪力图、弯矩图和挠曲线、转角以及危险截面应力图结合，使整个弯曲变形的内力图与实际变形的效果相统一协调。     

浅梁弯曲挠度经典计算公式的精度分析

提出一种新的简支梁变形模式,其横截面内除了挠度和转角,还考虑了面内变形.运用U变换法和四结点矩形单元,分析了简支梁的平面弯曲问题,求解出二维有限元格式下受集中荷载作用梁的上下自由表面位移的解析解,并将所得的解析解与材料力学中关于浅梁弯曲挠度的计算结果进行比较,讨论经典简支浅梁弯曲挠度计算公式的适用范围,并对其误差进行了定量讨论.     

刚/粘塑性梁纯弯曲的研究

应用材料力学的研究方法,从变形几何方程、本构方程、静力学关系三方面进行0合分析,得出了刚/粘塑性纯弯曲中性层曲率与梁中正应力的计算公式,讨论了刚/粘塑性弯曲对载荷的限制条件.     

谈ANSYS与《材料力学》课程教学的有机结合

介绍了有限元分析软件ANSYS在材料力学教学中的应用,将材料力学的教学与ANSYS的数值仿真技术紧密结合在一起,从而使教学中的概念更具体化和形象化,能让学生更好地理解和掌握相关理论和基本概念,同时提高了学生力学分析的基本技能和计算机操作与软件应用的能力.     

材料力学中有关弯曲变形问题的探讨

对材料力学中弯曲变形有关微分方程的建立，微分方程中积分常数的力学意义及非对称截面梁的平面弯曲等问题，给出一个完整的、确定的解释，并对有关概念给出明确的定义。     

一种基于粘弹性问题的应力求解方法

应用材料力学中解决超静定问题的方法，即从静力学关系、几何方程及物理方程出发，分析了粘弹性等截面梁的弯曲和粘弹性等截面圆直杆的扭转问题。结论表明，用材料力学中的超静定方法求解的应力与用弹性、粘弹性原理求解一致，传统材料力学方法用于新材料的研究是可行的。     

基于数字图像相关的力学测试系统设计与应用

针对电测方法需在试件表面粘贴应变片及单点测量局限,将数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)引入到材料力学性能测试分析中。设计二维DIC系统,并将其应用于三点弯曲沥青混凝土梁的变形和应变全场测试。根据应变云图,可以直观地观察到弯曲正应变沿梁横截面线性分布的特点。实验结果表明,DIC方法可以实现变形和应变分布的全场非接触和准确测量,可为土木工程试验提供可靠的测试手段。     

关于梁纯弯曲中曲率半径计算公式的思考

本文对材料力学中矩形截面梁推导过程进行再分析,指出采用平面假设的原因,给出中性层曲率半径表达式和梁挠曲线近似微分方程推导过程存在的不足。分析过程采用的依据为外力作用下物体一定会发生变形或运动。文中给出了材料力学书籍中未详细说明的推导过程,对推进学生对材料力学的理解、学习有明显的促进作用。     

材料力学基本变形自主式教学模式探索

为了适应课时压缩和招生规模扩大对高等教育人才培养质量的要求,提高学生的综合素质及实践能力,该文分析了材料力学课程基本变形内容的特点及其在当前教学过程中遇到的主要问题,提出了理论教学和实验教学充分结合的"自主式"教学模式。该模式强调实验教学的重要性,以学生研究型学习为主,以教师指导与答疑为辅,具有多层次综合性考核方式,有利于加深学生对教学内容的理解,达到全面提升材料力学基础变形教学效果的目的。     

中频加热大口径钢管弯管过程的有限元模拟

运用弹塑性大变形有限元理论，在通用有限元软件MARC平台上建立了大口径热推钢管弯曲过程的弹塑性热应力混合模型，并对实际弯曲过程进行加载计算。基于有限元模拟结果，文章对钢管弯曲过程中的金属变形规律作了详细分析，同时也给出了断面形状及壁厚在成形过程的变化情况。文中利用MARC软件良好、开放的二次开发特性，通过用户子程序解决了热推钢管弯曲过程中局部中频加热的难题。模拟结果可为实际生产确定合理工艺提供理论性的指导。     

浅梁弯曲经典计算公式的精度讨论

提出一种新的简支梁变形模式,横截面内除了有挠度、转角外,还考虑了面内变形,并对受集中荷载作用简支浅梁弯曲挠度计算公式的适用范围进行研究。运用U变换法和四结点矩形单元,分析了简支梁的平面弯曲问题,求解出二维有限元格式下受集中荷载作用梁的上下自由表面位移的解析解,并将所得的解析解,与材料力学关于浅梁弯曲的挠度计算公式相比较,讨论经典计算公式的适用范围,并对其误差进行了定量讨论。     

数字图像相关法在力学实验教学中的应用

将新的科学研究引入到材料力学实验教学中,既可以通过科研促进教学水平的提高,又可以开拓学生的视野,提高学生的学习兴趣。二维数字图像相关法测试方便,操作简单,适合本科生力学实验教学或者毕业设计的开发和应用。文中以梁的弯曲实验测试为例,应用二维数字图像相关法测量梁截面的弯曲正应变分布和试件的弹性模量。应变条纹图清晰地显示了梁的弯曲正应变沿横截面线性分布的特点,同时,测量的弹性模量值与理论值相近。实验结果表明,该方法在力学实验教学中是实用和有效的。     

基于ANSYS软件在材料力学实验课程中的应用

材料力学课程概念较多,知识比较抽象,学习起来难于理解,而ANSYS软件模拟分析能力很强,能够使相关知识变得更直观、形象,因此,可以实现两者的有效融合。文中运用ANSYS重点分析了拉伸实验中拉伸应力、应变及弯曲实验中梁的弯曲应力应变情况,展示了ANSYS与材料力学相关实验相结合的可操作性。