安徽黄山学院 郭东旭245041
摘要：针对高等院校理工科专业材料力学课程理论性强、公式多及内容枯燥等，不易使学生对该课程产生学习兴趣，本文探索在材料力学课堂引入ANSYS有限元软件进行辅助教学。用一简支梁算例对比解析解和有限元数值解，说明有限元数值解法的可靠性。并以此算例，利用ANSYS软件的可视化，作出剪力、弯矩、弯曲切应力、弯曲正应力、转角和挠度的云图，学生可以更直观的看到梁的内力、应力应变及变形等变化，更好的理解相关力学知识，建立学生学习材料力学的兴趣，达到更好的教学效果。
关键词：材料力学；ANSYS；教学方法
中图分类号：TU-05 文献标识码：A
力学课程是所有高等院校中一些理工科专业的专业基础课，基础的力学课程主要有理论力学和材料力学两门课程。其中材料力学课程是一些理工科专业的基础课程，如土木、机械等专业。材料力学是后续课程，如结构力学、弹性力学等课程的基础，是连接基础课程和专业课程的桥梁，在整个土木和机械等专业中具有非常重要的作用，已经成为研究生初试和复试的重要考试科目[1-2]。在材料力学课程中，学生不仅仅要掌握材料力学中的基本知识，更重要的是要能解决工程实际问题，在工程允许的误差范围内，可以把工程实际问题有效地抽象成力学模型，综合利用几何、物理及静力学条件求解。
材料力学课程理论性较强，需要数学微积分、力学思维等，公式推导相对较多，学生学习本门课程相对比较枯燥，不易产生兴趣。随着数值解法的发展，各种数值解法被提出，其中有限元方法就是一种比较成熟，应用广泛的数值解法。很多有限元软件被开发出来，ANSYS就是一种被广泛应用的大型通用有限元软件。ANSYS具有较好的可视化图形，可以通过云图等方式展示内力、应力、应变等，较直观的呈现在学生面前，把ANSYS引入课堂中来，能较大的激发学生学习材料力学的兴趣。
参考刘鸿文的《材料力学》（第六版）教材中的一简支梁在集中力作用下的求解约束反力、剪力、弯矩、切应力、正应力、转角及挠度作为算例，对比解析解和ANSYS解[3]。
这六幅云图均为彩色渐变图，不仅仅能通过颜色表示出数值的变化，而且因为颜色很醒目，容易吸引学生的注意力，使学生精神集中在这几幅云图上，提起学生的兴趣，了解到“力学之美”。此时教师再根据云图讲解其力学相关知识，可以让学生记得更牢，起到良好的教学效果。
6 结语
材料力学课程作为理工科专业，尤其土木专业和机械专业，必开的专业基础课程，但由于材料力学课程本身理论性较强，内容较为抽象，学生在学习的过程中不易理解其具体含义，造成学不懂，进一步发展形成厌学的状态，从而失去对材料力学学习的兴趣[5]。本文结合材料力学课程的特点，在课堂上引入ANSYS等有限元软件，把课堂上的力学知识对应作出云图等，可以极大的吸引学生的注意力，提高学生的兴趣，起到改善学生的学习状况，提高学生对材料力学掌握程度，学生对力学的学习将更加积极主动。随着科技的进步，教师的教学方法也应与时俱进。
参考文献
[1] 孙锦茹.实施精品课程工程提高教育教学质量[J].高等理科教育,2006,66(2):41-43
[2] 王春华.以学生为主体提高大学化学课程教学质量[J].高等教育研究学报.2013,36(S1):91-93
[3] 刘鸿文.材料力学(第六版)[M].北京:高等教育出版社,2017:115-116
[4] 胡仁喜,康土廷.ANSYS19.0有限元分析从入门到精通[M].北京:机械工业出版社,2019:12-26
[5] 王玉山,王锐.关于材料力学教学方法的思考[J].山西建筑,2008,34(1):212-213
论文作者:郭东旭
论文发表刊物:《创新人才教育》2019年6期
论文发表时间:2019/8/15
标签：材料力学论文; 课程论文; 力学论文; 学生论文; 云图论文; 应力论文; 有限元论文; 《创新人才教育》2019年6期 论文;