有限元簡(jiǎn)答題試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.有限元分析中，單元?jiǎng)澐衷郊?xì)，結(jié)果通常（）A.越不準(zhǔn)確B.越準(zhǔn)確C.沒有變化D.不確定2.以下哪種單元屬于二維單元（）A.四面體單元B.六面體單元C.三角形單元D.棱柱單元3.有限元求解過程基于（）A.彈性理論B.能量原理C.塑性理論D.流體力學(xué)原理4.在有限元分析里，邊界條件是（）施加的。A.自動(dòng)B.用戶手動(dòng)C.隨機(jī)D.系統(tǒng)默認(rèn)5.有限元模型中自由度表示（）A.物體大小B.節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的可能性C.單元數(shù)量D.材料屬性6.常用的有限元軟件不包括（）A.ANSYSB.MATLABC.ABAQUSD.COMSOL7.有限元分析中載荷不包括（）A.重力B.溫度載荷C.節(jié)點(diǎn)位置信息D.壓力8.提高有限元計(jì)算精度的方法不包括（）A.加密網(wǎng)格B.選用高階單元C.增大模型尺寸D.精確定義材料屬性9.有限元單元?jiǎng)偠染仃囀牵ǎ〢.對(duì)稱矩陣B.反對(duì)稱矩陣C.三角矩陣D.隨機(jī)矩陣10.有限元分析用于（）領(lǐng)域A.僅力學(xué)B.力學(xué)及多物理場(chǎng)C.僅熱學(xué)D.僅電學(xué)二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.以下屬于有限元分析主要步驟的有（）A.建立模型B.單元?jiǎng)澐諧.施加邊界條件D.求解與結(jié)果分析2.有限元中常用的單元類型有（）A.桿單元B.梁?jiǎn)卧狢.板單元D.實(shí)體單元3.有限元分析涉及的材料模型有（）A.線彈性模型B.彈塑性模型C.粘彈性模型D.理想塑性模型4.有限元模型的邊界條件種類包括（）A.位移邊界條件B.力邊界條件C.溫度邊界條件D.流量邊界條件5.以下能影響有限元分析結(jié)果精度的因素有（）A.單元形狀B.網(wǎng)格密度C.載荷加載方式D.材料參數(shù)準(zhǔn)確性6.有限元分析對(duì)計(jì)算機(jī)資源要求較高，相關(guān)資源主要指（）A.CPU性能B.內(nèi)存容量C.硬盤空間D.顯卡性能7.有限元分析中可施加的載荷類型有（）A.集中力B.分布力C.慣性力D.電磁力8.在有限元建模時(shí)考慮的幾何模型因素有（）A.形狀B.尺寸C.公差D.表面粗糙度9.關(guān)于有限元單元?jiǎng)偠染仃?，以下說法正確的有（）A.與單元形狀有關(guān)B.與材料屬性有關(guān)C.與節(jié)點(diǎn)自由度有關(guān)D.單元?jiǎng)偠染仃囍蜆?gòu)成總體剛度矩陣10.有限元分析能夠解決的工程問題涵蓋（）A.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析B.熱傳導(dǎo)分析C.流體流動(dòng)分析D.電磁場(chǎng)分析三、判斷題（每題2分，共10題）1.有限元模型的網(wǎng)格劃分越密，計(jì)算時(shí)間一定越短。（）2.單元的形狀規(guī)則與否對(duì)有限元分析結(jié)果影響不大。（）3.有限元分析中只能施加靜態(tài)載荷。（）4.材料屬性的微小變化不會(huì)影響有限元分析結(jié)果。（）5.節(jié)點(diǎn)是有限元模型中單元的連接點(diǎn)。（）6.不同有限元軟件的操作流程和原理完全不同。（）7.總體剛度矩陣一定是正定矩陣。（）8.有限元分析適用于線性問題，不適用于非線性問題。（）9.載荷施加位置不影響有限元分析結(jié)果。（）10.模型的初始條件對(duì)有限元分析結(jié)果沒有作用。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共4題）1.簡(jiǎn)述有限元分析的基本思想。答案：將連續(xù)體離散為有限個(gè)單元，通過單元的組合近似代替原連續(xù)體，根據(jù)一定物理原理建立單元?jiǎng)偠确匠蹋闲纬煽傮w剛度方程，求解方程得出節(jié)點(diǎn)位移等物理量，從而分析連續(xù)體的力學(xué)性能等。2.有限元網(wǎng)格劃分的原則有哪些？答案：形狀盡量規(guī)則、大小布置合理（根據(jù)應(yīng)力分布疏密調(diào)整）、單元類型合適，不同區(qū)域可采用不同劃分方案，保證單元與模型邊界吻合，避免出現(xiàn)畸形單元。3.什么是有限元分析中的邊界條件？答案：邊界條件是指在有限元模型邊界上施加的各類約束或載荷等條件，用于模擬實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)與外界的相互作用，例如位移約束、力的作用等，是求解有限元問題的必要條件。4.簡(jiǎn)要說明有限元分析中載荷的分類。答案：按類型可分為集中載荷（作用于一點(diǎn)）、分布載荷（分布于某個(gè)區(qū)域）；按性質(zhì)分為機(jī)械載荷（重力、壓力等）、熱載荷、電磁載荷等；按時(shí)間特性有靜態(tài)載荷、動(dòng)態(tài)載荷。五、討論題（每題5分，共4題）1.在進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有限元分析時(shí)，如何優(yōu)化模型以提高計(jì)算效率同時(shí)保證精度？答案：先合理簡(jiǎn)化模型，去除對(duì)結(jié)果影響小的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，在應(yīng)力集中等關(guān)鍵區(qū)域加密網(wǎng)格。選用合適單元類型，減少不必要自由度。對(duì)模型分區(qū)，不同區(qū)域用不同疏密網(wǎng)格和單元類型，平衡精度與效率。2.闡述有限元方法在不同工程領(lǐng)域中的應(yīng)用特點(diǎn)及面臨的挑戰(zhàn)答案：在機(jī)械工程注重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)分析；土木工程側(cè)重結(jié)構(gòu)承載與變形。特點(diǎn)是能模擬復(fù)雜工況，但不同領(lǐng)域模型建立難，數(shù)據(jù)處理量大，材料特性復(fù)雜。挑戰(zhàn)有精確材料建模、多物理場(chǎng)耦合處理、大規(guī)模問題高效求解。3.談?wù)動(dòng)邢拊治鼋Y(jié)果的可靠性評(píng)估方法答案：通過與理論解、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證。進(jìn)行網(wǎng)格敏感性分析，觀察不同網(wǎng)格密度結(jié)果變化，變化小則可靠性高。檢查邊界條件和載荷施加的合理性，分析計(jì)算收斂性，收斂說明結(jié)果較可靠。4.如果有限元分析結(jié)果與實(shí)際情況存在較大偏差，可能的原因有哪些？答案：模型建立可能有誤差，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化不當(dāng)；材料屬性設(shè)定不準(zhǔn)確；邊界條件施加不符合實(shí)際；網(wǎng)格劃分不合理，粗細(xì)不當(dāng)；載荷加載方式有問題，未還原實(shí)際工況；求解算法選擇不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐善?。答案一、單?xiàng)選擇題1.B2.C3.B4.B5.B6.B7.C8.C9.A10.B二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABCD