《工程力学》教学中力学计算软件的应用

    随着计算机技术的普及和计算力学的发展，运用计算软件进行计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）已经成为一种趋势。对于开设《工程力学》课程的广大工科专业的学生来说，掌握一种力学计算软件的需求越来越大。而对于力学教师而言，针对不同专业的学生，结合各领域的科研课题，展示力学计算软件的应用原理与技巧，不仅能将自己熟悉的科研内容作为一个很好的工程实例来丰富教学资源，又能够满足学生对于学习专业软件的需求，激发学生对于专业基础课的学习兴趣，真正到“力学来源于工程，服务于工程”。

    《工程力学》是一门与工程实际紧密联系的课程，由于传统教学方法侧重于对课本中概念的讲解、理论推导过程的讲述和力学分析方法的演练，虽然学生通过观看板书慢节奏的演示，能掌握力学解题思路，但其弊端是形式呆板、内容枯燥、与实际工程脱节，难以提高学生的学习兴趣。近年来，随着多媒体教学方法的普及，工程力学的教学模式发生了很大的变化。教师可以很方便地向学生展示更直观、丰富的多媒体课件。以往需要花几分钟时间“凭空”描述的实例现在可以用一个图片、视频或演示动画让学生在几秒钟时间内获取信息，多媒体的使用也使繁琐的空间受力图、应力应变、变形图等三维立体图形等可以更清晰直观的展示。多媒体技术的应用极大地方便了教师的讲解过程，通过丰富的视听材料让学生能快速的获取信息。然而，多媒体教学若仅停留在帮助增强演示效果、辅助实例讲解的环节，则多媒体的作用并没有充分发挥，因为这样只是把多媒体的幕布当成了黑板，只不过把平面的黑板拓展到立体的而已。充分利用计算机在教学过程中的应用，意味着我们应介绍计算机技术在力学发展中的最新成果，并借助计算机演示力学分析的新方法。

    讲授基础力学课程的过程中，可以针对土木工程专业、石油储运专业学生分别以某火车站中央站房屋盖结构的施工过程模拟和某油田套管损坏机理的模拟为例，简单介绍ANSYS力学计算软件，演示计算过程和分析计算结果。实践表明，基础力学课程教学中结合力学计算软件的演示，提高了学生对基础理论的学习热情，激发了他们从事科研的兴趣。

    1土木工程专业演示实例

    在土木工程专业讲课过程中以某大型火车站中央站房屋盖结构的施工过程模拟为例，如图1。该工程涉及“根据实物建立力学模型”、“杆件系统内力的计算”、“主拱结构应力与变形的计算”、“脚手架结构受力分析”等可简化为《工程力学》问题，在相关章节讲述的过程中以例题的形式进行分析，并结合ANSYS计算结果进行演示，如图2。