再議結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)

結(jié)構(gòu)力學(xué)這門課內(nèi)容繁多，前后內(nèi)容聯(lián)系緊密，是一環(huán)扣一環(huán)的。后面的內(nèi)容以前面的內(nèi)容為基礎(chǔ)。前面的內(nèi)容沒有學(xué)好，后面的內(nèi)容學(xué)起來也有難度。學(xué)這門課，需要持之以恒，不能中途休息。學(xué)這門課需要一直堅(jiān)持，堅(jiān)持預(yù)習(xí)，堅(jiān)持每節(jié)課都來，堅(jiān)持每次課的作業(yè)都按時(shí)完成。堅(jiān)持今天講的課，今天就要消化吸收，不能留到明天。堅(jiān)持下來了，這門課就能學(xué)好。所以說學(xué)這門課，對(duì)毅力的培養(yǎng)很有作用。

結(jié)構(gòu)力學(xué)這門課，就是老師在黑板上不斷的講例題。通過例題的講解，把知識(shí)傳授給學(xué)生。講純理論的很少，都是和例題一起講解。知識(shí)的運(yùn)用，也體現(xiàn)在解題能力上。判斷學(xué)生學(xué)得好壞，也體現(xiàn)在學(xué)生能解多少題目，會(huì)解多少題目。知識(shí)的靈活運(yùn)用，也體現(xiàn)在解題能力上。判斷學(xué)生是否掌握了相關(guān)知識(shí)的手段，也是看學(xué)生能否把題目做出來。

結(jié)構(gòu)力學(xué)內(nèi)容繁多，可以分為基本內(nèi)容和提高內(nèi)容。講授結(jié)構(gòu)力學(xué)，要講最基本的內(nèi)容。至于提高部分，要看學(xué)生情況，有選擇地講。基本內(nèi)容的講解，要反復(fù)的講。課后要多做習(xí)題，反復(fù)練習(xí)。上課時(shí)要注意和學(xué)生的互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。讓學(xué)生們，認(rèn)真聽講，不要開小差。結(jié)構(gòu)力學(xué)例題很多，講起來可能會(huì)比較枯燥，盡量講得生動(dòng)一些，吸引同學(xué)們的注意力。PPT要做得生動(dòng)，有趣一些。上課時(shí)，可以適當(dāng)?shù)慕袑W(xué)生在黑板上演算，以此提高學(xué)生的積極性，督促學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)。要告訴學(xué)生，要學(xué)會(huì)堅(jiān)持，學(xué)會(huì)持之以恒。要告訴學(xué)生學(xué)習(xí)要有毅力。要不怕苦不怕累。

要及時(shí)批改學(xué)生的作業(yè)，通過批改學(xué)生的作業(yè)及時(shí)了解學(xué)生哪些地方掌握得比較好，哪些地方還需要加強(qiáng)。上課的時(shí)候也可以有的放矢。

學(xué)生要認(rèn)真預(yù)習(xí)，多看一些參考書。他山之石，可以攻玉。要學(xué)會(huì)自學(xué)。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的時(shí)候要既看，也要?jiǎng)邮帧２荒苤婚喿x，而不做習(xí)題。要多練，要多做一些習(xí)題。學(xué)習(xí)貴在堅(jiān)持，在學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)時(shí)尤其表現(xiàn)明顯。大學(xué)生，在讀期間，要把多一些的時(shí)間和精力放在學(xué)習(xí)上。要很好地把握學(xué)習(xí)和活動(dòng)的時(shí)間。學(xué)生還是要以學(xué)習(xí)為主。

學(xué)生要很好地把圖書館的資源利用起來，知識(shí)就是力量。要多一點(diǎn)時(shí)間泡在圖書館里。要自主地學(xué)習(xí)。當(dāng)然也要積極參加體育運(yùn)動(dòng)。有了好的身體，才談得上做其他的事。

把有限元軟件引入到結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)當(dāng)中。結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展也要跟上時(shí)代的潮流，也要把當(dāng)前的最新科學(xué)技術(shù)引入到結(jié)構(gòu)力學(xué)中。大型有限元通用計(jì)算軟件Ansys在全球擁有最廣大的用戶群，是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的計(jì)算機(jī)輔助工程軟件，能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Creo，NASTRAN、Algor、I-DEAS、AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲聲分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)在已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評(píng)比中都名列第一。目前，中國(guó)100多所理工院校采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。

CAE的技術(shù)種類有很多，其中包括有限元法，邊界元法，有限差分法等。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)化工反應(yīng)等。

ANSYS有限元軟件包是一個(gè)多用途有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域：航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。

軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊、分析計(jì)算模塊和后處理模塊。

前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。

分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。

后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示，立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。

軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。

工程仿真軟件ANSYS16.0在結(jié)構(gòu)，流體，電磁，多物理場(chǎng)耦合仿真，嵌入式仿真技術(shù)各方面都有重要的進(jìn)展。

能實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的互聯(lián)。電子設(shè)備連接功能的普及化、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)的全面化，需要對(duì)硬件和軟件的可靠性提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。ANSYS16.0，提供了眾多驗(yàn)證電子設(shè)備可靠性和性能的功能，貫穿了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，并覆蓋電子行業(yè)供應(yīng)鏈。ANSYS16.0中全新推出了“ANSYS電子設(shè)計(jì)桌面”。在單個(gè)窗口高度集成化的界面中，電磁場(chǎng)、電路和系統(tǒng)分析構(gòu)成了無縫的工作環(huán)境，從而確保在所有應(yīng)用領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)仿真的最高的生產(chǎn)率和最佳實(shí)踐。ANSYS16.0中另一個(gè)重要的新功能是可以建立三維組件并將它們集成到更大的裝配體中。使用該功能，可以很容易地構(gòu)建一個(gè)無線通信系統(tǒng)，這對(duì)日益復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤其有效。建立可以直接仿真的三維組件，并將它們存儲(chǔ)在庫(kù)文件中，這樣就能夠很簡(jiǎn)便地在更大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中添加這些組件，而無需再進(jìn)行任何激勵(lì)、邊界條件和材料屬性的設(shè)置，因?yàn)樗械膬?nèi)部細(xì)節(jié)已經(jīng)包含在三維組件的原始設(shè)計(jì)之內(nèi)。

簡(jiǎn)化復(fù)雜流體動(dòng)力學(xué)工程問題。產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜，同時(shí)產(chǎn)品性能和可靠性要求也在不斷提高，這些都促使工程師研究更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)和物理現(xiàn)象。ANYSY16.0不僅可簡(jiǎn)化復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的前處理工作流程，同時(shí)還能提速多達(dá)40%。工程師面臨多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，ANSYS16.0通過利用伴隨優(yōu)化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效率多目標(biāo)設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)計(jì)優(yōu)化。新版ANSYS16.0除了能簡(jiǎn)化復(fù)雜的設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作，還能簡(jiǎn)化復(fù)雜物理現(xiàn)象的仿真。對(duì)于船舶與海洋工程應(yīng)用，工程師利用新版本可以仿真復(fù)雜的海洋波浪模式。旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師（壓縮機(jī)、水力旋轉(zhuǎn)機(jī)械、蒸汽輪機(jī)、泵等）可使用傅里葉變換方法，高效率地獲得固定和旋轉(zhuǎn)機(jī)械組件之間的相互作用結(jié)果。

基于模型的系統(tǒng)和嵌入式軟件開發(fā)。基于系統(tǒng)和嵌入式軟件的創(chuàng)新在每個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都有非常顯著的增長(zhǎng)。各大公司在該發(fā)展趨勢(shì)下面臨著眾多挑戰(zhàn)，尤其是如何設(shè)計(jì)研發(fā)這些復(fù)雜的系統(tǒng)。ANSYS16.0面向系統(tǒng)研發(fā)人員及其相應(yīng)的嵌入式軟件開發(fā)者提供了多項(xiàng)新功能。針對(duì)系統(tǒng)工程師，ANSYS16.0具備擴(kuò)展建模功能，他們可以定義系統(tǒng)與其子系統(tǒng)之間復(fù)雜的操作模式。隨著系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，它們的操作需要更全面的定義。系統(tǒng)和軟件工程師可以在他們的合作項(xiàng)目中可以進(jìn)行更好的合作，減少研發(fā)時(shí)間和工作量。ANSYS16.0增加了行為建模方式應(yīng)對(duì)此需求。在航空領(lǐng)域，ANSYS16.0針對(duì)DO-330的要求提供了基于模型的仿真方法，這些工具經(jīng)過DO-178C驗(yàn)證，有最高安全要求等級(jí)。這是首個(gè)面向全新認(rèn)證要求的工具。

ANSYS分析類型。結(jié)構(gòu)靜力分析。用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析，而且也可以進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。

作者簡(jiǎn)介

曹少飛，西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院老師，工程師，研究方向：土木工程。