有限元基礎(chǔ)教學(xué)大綱

有限元基礎(chǔ)教學(xué)大綱課程編碼：K1139學(xué)分：1.5總學(xué)時：24適用專業(yè)：、巖土與地下結(jié)構(gòu)工程、土木工程先修課程：高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)：本課程是巖土與地下結(jié)構(gòu)工程專業(yè)本科生選修專業(yè)課程之一。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解什么是有限元法、以及有限元方法的基本思想，掌握有限元法的基本理論；了解有限元軟件的發(fā)展水平，學(xué)會用有限元軟件分析工程問題的方法。初步掌握一門大型有限元軟件ANSYS的操作；培養(yǎng)水工專業(yè)平面問題有限元編程分析能力。二、教學(xué)基本要求：第一章有限元法簡介本章教學(xué)基礎(chǔ)要求（1）了解有限元方法的形成過程以及當(dāng)前有限元軟件的發(fā)展水平；（2）了解有限元方法在土木工程中的應(yīng)用。第二章平面問題的有限單元法本章教學(xué)基礎(chǔ)要求（1）了解彈性力學(xué)平面問題的基本方程、單元剛度矩陣的物理意義及其性質(zhì)。（2）理解有限單元法的基本思路、單元位移函數(shù)需滿足的條件；（3）掌握平面問題熟練掌握應(yīng)力矩陣—應(yīng)變矩陣轉(zhuǎn)換公式、應(yīng)變矩陣—位移矩陣轉(zhuǎn)換公式、荷載矩陣-位移矩陣轉(zhuǎn)換公式。（4）掌握有限單元計(jì)算包括的三個主要步驟、整體剛度矩陣的特點(diǎn)、支承條件的處理；（5）掌握應(yīng)力矩陣—應(yīng)變矩陣轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)過程、應(yīng)變矩陣—位移矩陣轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)過程、荷載矩陣-位移矩陣轉(zhuǎn)換公式的推導(dǎo)過程。第三章工程問題二維有限元編程分析本章教學(xué)基礎(chǔ)要求（1）理解課堂中所講的平面板受力問題的程序代碼。（2）掌握輸入數(shù)據(jù)填寫的要求和格式，完成對板問題的計(jì)算；第四章ANSYS計(jì)算軟件（1）了解ANSYS軟件的操作界面和基本功能（2）掌握ANSYS軟件計(jì)算簡支梁問題（3）掌握ANSYS軟件計(jì)算砼擋土墻問題（4）掌握ANSYS軟件計(jì)算隧洞問題三、教學(xué)內(nèi)容：第一章緒論2學(xué)時第一節(jié)有限元法簡介0.5學(xué)時

第二節(jié)有限元法的基本思路0.5學(xué)時

第三節(jié)有限元法的計(jì)算步驟0.5學(xué)時

第四節(jié)有限元法的進(jìn)展與應(yīng)用0.5學(xué)時第二章彈性力學(xué)平面問題的有限元法8學(xué)時

第一節(jié)彈性力學(xué)平面問題的基本方程1學(xué)時第二節(jié)單元位移函數(shù)0.5學(xué)時第三節(jié)單元載荷移置0.5學(xué)時第四節(jié)單元剛度矩陣1學(xué)時第五節(jié)單元剛度矩陣的性質(zhì)與物理意義1學(xué)時第六節(jié)整體分析1學(xué)時第七節(jié)約束條件的處理1學(xué)時第八節(jié)整體剛度矩陣的特點(diǎn)與存儲方法1學(xué)時第九節(jié)方程組解法1學(xué)時第三章工程問題二維有限元編程分析2學(xué)時第一節(jié)平面板受力問題的程序代碼1學(xué)時第二節(jié)板問題的輸入數(shù)據(jù)填寫的要求和格式1學(xué)時第四章ANSYS軟件及其應(yīng)用12學(xué)時

第一節(jié)ANSYS軟件的操作界面和基本功能2學(xué)時第二節(jié)ANSYS軟件計(jì)算簡支梁問題3學(xué)時第三節(jié)ANSYS軟件計(jì)算砼擋土墻問題3學(xué)時第四節(jié)ANSYS軟件計(jì)算隧洞問題3學(xué)時第五節(jié)小結(jié)與討論1學(xué)時四、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)1、實(shí)驗(yàn)的基本要求上機(jī)學(xué)習(xí)ANSYS軟件，人手一機(jī)，自己做自己的，有不會的地方可以在不影響別人的情況下與同學(xué)小聲討論。2、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與學(xué)時分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與學(xué)時分配一覽表序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容提要學(xué)時實(shí)驗(yàn)性質(zhì)備注演示驗(yàn)證設(shè)計(jì)綜合必做選做１ANSYS計(jì)算簡支梁計(jì)算簡支梁的軸力3驗(yàn)證必做２ANSYS計(jì)算擋土墻計(jì)算擋土墻的應(yīng)力和變形3驗(yàn)證必做３ANSYS計(jì)算隧洞問題計(jì)算開挖隧洞的應(yīng)力和變形3驗(yàn)證必做五、教學(xué)參考書：1.教材：有限元方法基礎(chǔ)教程，DarylLongon著,伍義生等譯..電子工業(yè)出版社，第三版，2003.GEOSLOPE操作手冊(電子檔).2007．2.參考書：(1)SaeedMoaveni.FiniteElementMethodTheoryandApplicationwithANSYS.NewJersey:Prentice-Hall,Inc.,1999（3）郭和德編.有限單元法概論（校內(nèi)教材），1998.（4）Zienkiewicz,R.L.Taylor.Thefiniteelementmethod(5thed).Oxford;Boston:Butterworth-Heinemann,2000六、說明：綜合使用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，包括板書講授、多媒體講授、上機(jī)操作以及網(wǎng)絡(luò)答疑