《計算機輔助機械工程》課程教學(xué)大綱

《計算機輔助機械工程》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱計算機輔助機械工程ComputerAidedMechanicalEngineering課程編碼MEE111721020開課院部機電工程學(xué)院課程團隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機0實踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-2）、工程材料、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械設(shè)計課程簡介（限選）本課程為四年制機械類專業(yè)本科生的限定性選修課程。該課程以有限元分析方法、材料力學(xué)、理論力學(xué)、機械設(shè)計為基礎(chǔ)，以有限元分析軟件Ansys為重點。教學(xué)內(nèi)容主要包括常用計算機輔助設(shè)計的軟件介紹；有限元分析方法；有限元模型的建立與簡化；材料屬性的定義與設(shè)置；載荷與約束的添加；有限元單元的選擇及應(yīng)用；實常數(shù)的定義與設(shè)置；有限元網(wǎng)格的劃分方法；前處理器、后處理器及時間歷程處理器的聯(lián)系與區(qū)別；桿單元、梁單元、實體單元的特性及設(shè)置；ANSYS軟件的使用步驟；workbench的使用方法與步驟等。通過本課程的學(xué)習(xí)，除了使學(xué)生獲得有關(guān)有限元分析方面的基礎(chǔ)知識之外，還可使學(xué)生了解如何借助于ANSYS軟件進行力學(xué)分析，最終使學(xué)生掌握利用有限元軟件進行機械力學(xué)分析的方法，提高設(shè)計過程中復(fù)雜結(jié)構(gòu)強度校核的準(zhǔn)確性。ThiscourseisselectivecourseforthestudentsofMachineDesign&Manufacturing.Thecontentsofthiscoursebasesonfiniteelementanalysismethod,materialmechanics,theoreticalmechanics,andmechanicaldesign,takesthefiniteelementanalysissoftwareAnsysasthefocus.Theteachingcontentsmainlyinclude:thecommonlyusedcomputeraideddesignsoftware,finiteelementmethod,theestablishmentofafiniteelementmodel,definitionandsettingofmaterialproperties,howtodefineloadsandconstraintsonfiniteelementmodel,definitionandsetofrealconstants,methodoffiniteelementmeshdivision,theconnectionanddifferencebetweenpre-processor,post-processorandthetimehistoryprocessor,thecharacteristicandsetoflinkelement,beamelementandsolidelement,theoperationstepsofANSYSsoftware,theuseofworkbench.Afterlearningthiscourse,studentscanmasterthebasicknowledgeaboutthefiniteelementanalysis;theyalsocanobtaintheskillofstaticanalysisusingANSYSsoftware.Finally,studentscancarryoutthemechanicalanalysisindependently,andthisisusefulforimprovingtheaccuracyofthecomplexstructuralstrengthchecking.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解常用計算機輔助機械工程軟件的功能及特點，掌握機械靜態(tài)分析的有限元分析原理。是3.13.12M2目標(biāo)2：掌握有限元建模方法與分析步驟，能根據(jù)分析類型選擇合適的單元類型并能正確求解。是2.22.23M3目標(biāo)3：能在機械設(shè)計過程中靈活運用有限元軟件對設(shè)計的零部件進行強度校核分析，提高復(fù)雜零件強度校核的效率與準(zhǔn)確性。是1.4,5.11.4,5.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章常用計算機輔助軟件本章重點與難點：計算機輔助軟件的分類，計算機輔助軟件的作用。/21.11.1CAD、CAM、CAE介紹計算機輔助機械設(shè)計、計算機輔助機械制造及計算機輔助工程的含義。M10.5講授31.21.2二維CAD軟件AutoCAD、CAXA功能特點及軟件介紹。M10.5講授41.31.3三維CAD軟件SolidWorks、UG、Pro/E功能特點及軟件介紹。M10.5講授51.41.4CAE軟件介紹ANSYS軟件、Abaqus軟件的功能特點及軟件介紹。M10.5講授61.51.5計算機輔助機械工程的作用CAD軟件的作用；CAM軟件的作用；CAE軟件的作用。M10.5講授7第二章第二章ANSYS軟件分析流程本章重點與難點：軟件的分析流程與步驟，各處理器或求解器的作用。/82.12.1前處理模塊前處理模塊的組成及功能；前處理模塊各組成部分的作用；前處理模塊的設(shè)定步驟。M10.5講授92.22.2求解器求解器模塊的組成及功能；求解器模塊各組成部分的作用；求解器模塊的設(shè)定步驟。M10.5講授102.32.3一般后處理器后處理器模塊的組成及功能；后處理模塊各組成部分的作用；后處理模塊的設(shè)定步驟。M10.5講授112.42.4時間歷程處理器時間歷程處理器模塊的組成及功能；時間歷程處理器各組成部分的作用；時間歷程處理器的設(shè)定步驟。M10.5講授122.52.5軟件操作界面工具欄作用；菜單欄作用；工作窗口與輸出窗口的作用；視圖及工具欄的調(diào)整。M10.5講授13第三章第三章桿單元的有限元分析本章重點與難點：桿單元的選擇及其選項設(shè)置，桿單元的建模、網(wǎng)格劃分步驟與設(shè)置，分析結(jié)果的查看。/143.13.1桿單元的特點Link1單元的特點；Link180單元的特點；桿單元的應(yīng)用場合與范圍。M20.5講授153.23.2桿單元參數(shù)的設(shè)定桿單元的選項設(shè)置；彈性模量、泊松比的設(shè)定；實常數(shù)的設(shè)定。M21講授163.33.3桿單元模型的建立先由關(guān)鍵點生成線，再劃分網(wǎng)格與單元的方法；直接生成節(jié)點，由節(jié)點生成單元的方法。M21講授173.43.4桿單元網(wǎng)格劃分的方法單元大小的定義與設(shè)置；平分單元的定義與設(shè)置；網(wǎng)格大小對結(jié)果的影響。M21講授183.53.5桿單元求解器的設(shè)置載荷大小與方向的設(shè)置；約束類型的選擇及約束的定義；載荷或約束的顯示與隱藏。M20.5講授193.63.6桿單元后處理器的使用變形量、應(yīng)力、應(yīng)變、軸向力等結(jié)果的顯示與查看；查詢結(jié)果的方法；結(jié)果的保存與調(diào)用。M22講授1作業(yè)20第四章第四章梁單元的有限元分析本章重點與難點：梁單元的選擇及其選項設(shè)置，梁單元的建模、網(wǎng)格劃分步驟與設(shè)置，分析結(jié)果的查看。M2214.14.1梁單元的特點Beam3單元的特點；Beam188與Beam189單元的特點；梁單元的應(yīng)用場合與范圍。M21講授224.24.2梁單元參數(shù)的設(shè)定梁單元的選項設(shè)置；彈性模量、泊松比的設(shè)定；實常數(shù)及梁截面形狀的設(shè)定。M21講授234.34.3梁單元模型的建立二維梁單元模型的建立，三維梁單元模型的建立。M22講授1作業(yè)244.44.4梁單元網(wǎng)格劃分的方法單元大小的定義與設(shè)置；平分單元的定義與設(shè)置；網(wǎng)格大小對結(jié)果的影響。M21講授254.54.5梁單元求解器的設(shè)置集中載荷大小與方向的設(shè)置，均布載荷大小與方向的設(shè)置；約束類型的選擇及約束的定義；載荷或約束的顯示與隱藏。M20.5講授264.64.6梁單元后處理器的使用變形量、應(yīng)力、應(yīng)變、剪切力、彎曲應(yīng)力、彎矩等結(jié)果的顯示與查看；幫助文件的使用方法；查詢結(jié)果的方法；結(jié)果的保存與調(diào)用。M21講授27第五章第五章實體單元的有限元分析本章重點與難點：實體單元的選擇及其選項設(shè)置，實體單元的建模、網(wǎng)格劃分步驟與設(shè)置，分析結(jié)果的查看。/285.15.1平面單元的特點Plane42、Plane182、Plane183平面單元的特點；Solid45、Solid185、Solid186實體單元的特點；實體單元的應(yīng)用場合與范圍。M20.5講授295.25.2實體單元參數(shù)的設(shè)定平面單元及實體單元的選項設(shè)置；彈性模量、泊松比的設(shè)定；平面單元與實體單元實常數(shù)的設(shè)定。M21講授305.35.3實體單元模型的建立平面單元與實體單元模型的建立，復(fù)雜平面模型與三維模型的導(dǎo)入，導(dǎo)入文件的格式要求。M22講授1作業(yè)315.45.4實體單元網(wǎng)格劃分的方法平面單元與實體單元大小的定義與設(shè)置；平分單元的定義與設(shè)置；手動劃分與自動劃分網(wǎng)格的方法。M21講授325.55.5實體單元求解器的設(shè)置集中載荷大小與方向的設(shè)置，均布載荷大小與方向的設(shè)置；約束類型的選擇及約束的定義；載荷或約束的顯示與隱藏。M21講授335.65.6實體單元后處理器的使用變形量、應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果的顯示與查看；幫助文件的使用方法；查詢結(jié)果的方法；結(jié)果的保存與調(diào)用。M21講授34第六章第六章非線性分析本章重點與難點：接觸對單元的選擇及其選項設(shè)置，約束對單元的建模、網(wǎng)格劃分與設(shè)置，非線性分析求解器的設(shè)置，分析結(jié)果的查看。M30.5講授356.16.1接觸對單元Target169與contact171單元的特點及使用要求。M30.5講授366.26.2接觸對單元參數(shù)的設(shè)定Target169與contact171單元的選項設(shè)置；彈性模量、泊松比的設(shè)定；接觸剛度、接觸半徑的設(shè)定。M30.5講授376.36.3接觸對單元的建立節(jié)點的選取方法與技巧；Target169與contact171單元的創(chuàng)建方法。M30.5講授386.46.4非線性分析求解器的設(shè)置載荷步、載荷子步的設(shè)定；求解時間或步長的設(shè)定；選項卡的設(shè)定。M30.5講授396.56.5非線性分析后處理器的使用接觸對結(jié)果的查看；時間歷程處理器的使用；變量的定義及變量的數(shù)學(xué)變換；圖形的繪制。M31講授1作業(yè)40第七章第七章workbench的使用本章重點與難點：workbench的使用技巧操作步驟，workbench各選項的設(shè)定及結(jié)果的查看。/417.17.1workbench簡介Workbench的功能與特點。M30.5講授427.27.2workbench的建模方法Workbench的建模方法；workbench的操作界面。M30.5講授437.37.3workbench的分析步驟模型建立、單元選擇、網(wǎng)格劃分、約束定義與求解。M30.5講授447.47.4workbench結(jié)果的保存與查看結(jié)果圖的保存，分析報告的生成。M31講授1作業(yè)45第八章第八章瞬態(tài)分析本章重點與難點：瞬態(tài)分析的求解器的設(shè)置，時間歷程處理器的使用及分析結(jié)果的查看。/468.18.1瞬態(tài)分析的定義靜態(tài)分析與瞬態(tài)分析的區(qū)別，瞬態(tài)分析的應(yīng)用。M30.5講授478.28.2瞬態(tài)分析的分析步驟模型建立、單元選擇、網(wǎng)格劃分、約束定義與求解。M31講授488.38.3瞬態(tài)分析求解器的設(shè)置載荷步、載荷子步的設(shè)定；求解時間或步長的設(shè)定；選項卡的設(shè)定。M30.5講授498.48.4瞬態(tài)分析后處理器的使用時間歷程處理器的使用；變量的定義及變量的數(shù)學(xué)變換；圖形的繪制。M30.5講授1作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對電力拖動自動控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。30%2考勤隨機點名、刷卡點名等10%3課堂表現(xiàn)隨機檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況10%4期末大作業(yè)1.期末大作業(yè)形式進行考查，題目為綜合類型題目，題目數(shù)量5-7道，成績采用百分制，大作業(yè)績總分100分。2.主要考核學(xué)生對有限元分析軟件的使用掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型為分析題。50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，單元選擇正確，模型建立正確，對單元、操作步驟等基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立正確或有少量錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立有錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在一定錯誤。D-未按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在大量錯誤。2M1考勤10%M-缺勤2次以內(nèi)。N-缺勤3次及以上。3M1課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認(rèn)真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認(rèn)真，回答問題不積極，回答問題有錯誤。4M1期末大作業(yè)50%見大作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)。5M2平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，方法得當(dāng)，步驟全面，結(jié)果正確，對軟件操作步驟基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，方法得當(dāng)，步驟較全面，對軟件操作步驟基本知識點理解有少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，方法不得當(dāng)，步驟較全面，對軟件操作步驟基本知識點理解有一定錯誤。D-未按時提交作業(yè)，方法不得當(dāng)，步驟不全面，對軟件操作步驟基本知識點理解有大量錯誤。6M2考勤10%M-缺勤2次以內(nèi)。N-缺勤3次及以上。7M2課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認(rèn)真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認(rèn)真，回答問題不積極，回答問題有錯誤。8M2期末大作業(yè)50%見大作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)。9M3平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，題目分析正確，對零件受力分析正確，單元、模型、約束等正確，求解結(jié)果正確，對軟件操作、步驟等基本知識點理解無誤。B