数值模拟软件在振动力学教学中的应用1)

冯文杰 李海艳

(石家庄铁道大学工程力学系，石家庄050043)

振动力学是力学专业本科生的主干课程之一，也是一门与机械、航空航天、土木等工程密切联系的基础课。通过本课程的学习，有助于学生认识自然和工程中的振动现象，掌握工程结构的振动规律，提高分析问题、解决问题的能力；有助于培养辩证唯物主义的世界观和方法论，为解决工程振动问题和从事科学研究工作打下坚实基础[1]。

数值模拟借助有限元、边界元等数值方法，依靠计算机，通过数值计算和图像显示，达到认识和解决实际问题的目的。由于大多数实际问题难以得到精确解，而数值方法不仅能满足计算精度要求，且能够适应各种复杂形状问题的求解，已成为一种应用广泛、十分高效的工程分析手段，也成为高校工科毕业生必须掌握的一种技术[2]。

本文基于ANSYS数值分析软件，将数值模拟手段引入到振动力学教学中，将教学过程中难以理解的概念、现象等采用数值分析手段直观地模拟出来，在加深学生对知识理解的同时，培养学生数学建模和运用数值手段分析、解决实际问题的能力，为丰富振动力学课程教学手段进行初步探索[3]。

1 振动力学课程教学现状

“力学类教学质量国家标准”建议振动力学课程理论学时数为48学时。国内力学类专业振动力学课程学时数主要有两类，一类是64学时，另一类是48学时，总体上力学类专业该课程理论学时多数在48学时以上[4]。我校工程力学本科专业振动力学课程理论授课学时为48学时，主要授课内容包括单自由度系统的振动、多自由度系统的振动、振动问题的实用近似解法、连续系统的振动。……