彈性力學及有限單元法.ppt

彈性力學及有限單元法 課程建設與實踐,河海大學 邵國建 二九年八月,主 要 內 容,一、課程定位 二、課程建設 三、課程教學 四、課程考核 五、若干思考,一、課程定位,力學系列課程定位 力學系列課程（含理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學及有限單元法）是許多工科專業(yè)的重要技術或專業(yè)基礎課，它不僅是相關專業(yè)后續(xù)課程的基礎，而且它們自身的科學方法具有直接解決工程實際問題的能力。,一、課程定位,理論力學 材料力學,結構力學 彈性力學及有限單元法,理論力學 材料力學 結構力學,技術基礎課程,專業(yè)基礎課程,基礎力學課程,彈性力學及有限單元法的定位,一、課程定位,它是一門理論性與應用性并重的專業(yè)基礎課。是從變形體力學的角度上、運用嚴格力學分析方法的首門課程；它將理論力學、材料力學、結構力學等課程中所發(fā)展的力學分析和建模以及求解水平上升到工科本科生培養(yǎng)達到“力學境界”的最高程度。,二、課程建設,什么是精品課程？,據教育部相關文件，國家精品課程具有： 一流教師隊伍 一流教學內容 一流教學方法 一流教材 一流教學管理等特點的示范性課程。 精品課程的特點： 先進性、互動性、整體性、開放性和示范性。,二、課程建設,精品課程的理解 1精品課程定位：高水平的、前沿的、特色化課程體系。 2精品課程建設是一個統(tǒng)一的整體。 3精品課程是分層次、多樣化的。,二、課程建設,立體化教材建設 教學內容的改革,二、課程建設,立體化教材建設,1. 主教材 2. 輔助教材 3. 加深或參考教材 4. 網絡教學環(huán)境,二、課程建設,立體化教材建設,主教材 彈性力學簡明教程（第三版），為”十五” 國家級規(guī)劃教材，高等教育出版社，2002.8；并 被評為2005年度的江蘇省高校精品教材。第三版 在2002-2006年度已發(fā)行12.3萬余冊；一、二、 三版(1979,1983,2002)的累計印數為50萬余冊。,二、課程建設,立體化教材建設,輔助教材 學習指導：彈性力學簡明教程學習指導，高等教育出版社，2004年1月；供學生深入理解、提高分析問題和解決問題的能力。 電子教案：彈性力學簡明教程電子教案，高等教育出版社，2007年12月；供教師上課時使用的示范教案，并可修改后形成自己的教案。 程序匯編：有限單元法教學實習程序匯編，高等教育出版社，2007年12月；供學生上機實習時使用。,二、課程建設,立體化教材建設,加深或參考教材 （1）彈性力學（徐芝綸，第四版）（高等教育出版社，2006.12） （2）Applied Elasticity （徐芝綸）（ Higher Education Press, Wiley Eastern Limited,1992） （3）彈性力學簡明教程（第三版，英文版），供雙語教學使用 （4）彈性力學（吳家龍）（高等教育出版社，2001.6） （5）彈性力學（楊桂通）（高等教育出版社，1998.6） （6）彈性力學教程（王敏中等）（北京大學出版社, 2002） （7）彈性理論基礎（陸明萬等）（清華大學出版社，1990）,二、課程建設,立體化教材建設,網絡教學環(huán)境 網上資源：課程指導、力學漫談、課后作業(yè)、典型例題和習題分析等。 網絡課程：彈性力學簡明教程網絡課程，供遠程教學和學生自學使用，已送高等教育出版社出版。,二、課程建設,教學內容的改革,1.彈性力學及有限元法課程包含彈性力學和有限 元法兩部分內容，對教學內容進行了精選優(yōu)化，在保證力 學知識結構完整性的前提下，強化工程應用和實踐，引進 現代力學知識，充分體現基礎性、先進性和前沿性。,二、課程建設,教學內容的改革,2. 將力學分析的平衡律、協(xié)調律和本構律這個最基 本、最重要的理論工具進行了強化和貫通，始終貫穿于不 同材料、不同類型問題的分析求解過程中，突出了彈性力 學的基本理論。,二、課程建設,教學內容的改革,3. 有限元法中在注重基本理論的同時，安排學生課外 上機實習，并提供相關程序，培養(yǎng)學生利用有限元法解決 工程實際問題的能力。,三、課程教學,教學設計,1.課程內容根據各專業(yè)人才的培養(yǎng)需求設計； 2.實施課堂教學時，任課教師還要根據專業(yè)特點，采取相應的教學 方法（教學內容與專業(yè)課怎樣聯(lián)系結合，課堂例題如何挑選等） ； 3.選用合適的教材、推薦適宜的教學參考書、選擇適合該專業(yè)的創(chuàng) 新實踐課題等； 4.在教學過程中，靈活使用各種教學方法和充分利用多媒體教育技 術，使用各位老師自己研制的課件。,三、課程教學,教學方法與手段,1. 以課堂教學作為傳授知識的主要手段，并輔以電子教案（電 子版書+教師講課）方式進行教學； 2. 針對不同專業(yè)，對教學內容進行整合，將課程內容模塊化， 以適應不同專業(yè)學生學習的需要； 3. 合理運用黑板、粉筆、電子教案等多種媒體，取長補短、優(yōu)化 組合，重視批改作業(yè)和課外答疑等輔助環(huán)節(jié)； 4. 設置例題講解和習題作業(yè)，并安排有限單元法上機實習環(huán)節(jié)。,三、課程教學,加強與工程實踐的結合,1.本課程理論性和實用性較強，作為工科學生一門重要的專業(yè)基 礎課，在教學工程中，特別注意與工程實踐的聯(lián)系; 2.結合教師的科研工作，提出一些新問題，引導學生參與研討， 激發(fā)學生的學習興趣和學習潛能。 例如，在力學模型的建立方面，注意培養(yǎng)學生如何從實際復雜的工程 問題中抓住矛盾的主要方面提煉出合適的力學模型；在問題的求解方面， 量化計算固然重要，還注重引導學生應用所學知識進行定性和概念分析。,三、課程教學,若干知識點教學,1.基本概念 講清物理量的定義、表示、量綱、符號規(guī)定。 2.基本假定 講清為什么在彈性力學中要提出一些基本假定以及基本假定在建立彈 性力學基本方程中作用，培養(yǎng)學生建立力學計算模型的能力。,三、課程教學,若干知識點教學,3.兩種平面問題 突出如何從結構形式、受力方式、約束情況三方面闡述兩種平面問 題的簡化。 4.圣維南原理及其應用 圣維南原理強調小邊界和靜力等效；注重理論的提升和推廣應用能 力的培養(yǎng)，提高分析和實際應用能力。,三、課程教學,若干知識點教學,5.平衡條件 比較理論力學、 材料力學和彈性力 學中平衡要求。,7.應力有限值條件 無應力集中現象時， 或 處的應力的有限值條件。,6.位移單值條件 按應力求解時，對于多連體 須要校核位移的單值條件。,三、課程教學,若干知識點教學,四、課程考核,開卷考試,做法之一：全開卷考試，可帶教材、筆記本和作業(yè)本。既考核學生對彈性力學基本概念、基本方程和基本解法的總結和理解，又考核了學生利用彈性力學方法解題的能力，還可根據學生的特長，鼓勵個性化發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 做法之二：半開卷考試，僅帶教材。這種考試方式可減輕學生在考前對彈性力學公式的死記硬背，學會靈活運用彈性力學的解題思路和方法，有利于學生自主學習。,四、課程考核,非常規(guī)閉卷考試,做法之一：將考試分作資格考試和水平考試兩種，先進行資格考試，只有資格考試通過了才允許參加水平考試。資格考試考學生必須掌握的知識，多為平時的作業(yè)題，水平考試是為了拉開層次，考學生靈活運用知識解決問題的能力，題目相對較活、較難。 做法之二：閉卷考試，可帶一張A4紙由學生考前自主總結。這種考試方式強調學生在考前課程的總結和理解，加深對彈性力學的基本概念、基本方程和基本解法的理解和掌握。,四、課程考核,有條件免考試,做法之一：對平時學習考核（包括課堂教學、作業(yè)等）優(yōu)秀的學生，考試前安排課程小論文公開答辯，根據小論文的質量、答辯情況評定成績。小論文成績可作為期終考試成績。如學生對小論文的成績不滿意，仍可參加期終考試。 做法之二：對平時學習考核（包括課堂教學、作業(yè)等）優(yōu)秀的學生，考試前安排面試，強調對彈性力學基本理論（基本概念、基本方程和基本解法）的掌握程度和定性分析彈性力學問題的能力，由課程面試小組評定成績。如學生面試成績不滿意，仍可參加期終考試。,四、課程考核,多次考試、全面記分,一是增加考試次數。即教一部分就考一部分，促使學生及時復習，但要保持課程的系統(tǒng)性。 二是全面衡量學生的成績。對各次考試、大小作業(yè)均要進行記分。 三是課程總成績評定。根據若干考試、作業(yè)成績綜合加權評定。,五、若干思考,力學系列課程,每門課程各自為政，淡化了知識結構的完整性，導致了知識割 裂和課程之間不必要的重復以及同一原理敘述的不協(xié)調； 各門力學課程過分追求自身的完整和獨立，以致內容過多、過 細甚至陳舊，起點低、耗時多； 工程概念和實踐性環(huán)節(jié)不強； 反映現代知識少，缺乏時代氣息。教學為學分制，課程要求為 模塊化，加強課程的綜合性和應用性，廣泛使用計算機、現代數學工 具和多媒體。,五、若