有限元分析方法教學(xué)大綱

本文格式為Word版，下載可任意編輯——有限元分析方法教學(xué)大綱有限元分析方法課程教學(xué)大綱

一、課程基本狀況

課程編號(hào)課程名稱課程類別學(xué)時(shí)學(xué)分教學(xué)方式考核方式適用專業(yè)先修課程后續(xù)課程參考教材與教學(xué)參考書(shū)32（中文）有限元分析方法（英文）Methodoffiniteelementanalysis√必修□必選□任選□開(kāi)課學(xué)期4總學(xué)時(shí)課內(nèi)學(xué)時(shí)32試驗(yàn)學(xué)時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)學(xué)分2√課堂講授為主□上機(jī)試驗(yàn)為主□√閉卷□開(kāi)卷□考試（70％）＋平日(20％)＋試驗(yàn)（10％）過(guò)程裝備與控制工程教材：《應(yīng)用有限元分析》，梁醒培，王輝，清華大學(xué)出版社，第1版。參考書(shū)：1.《有限元法基礎(chǔ)及ANSYS應(yīng)用》黃國(guó)權(quán)，機(jī)械工業(yè)出版社，第1版。2.《有限元法基礎(chǔ)及ANSYS應(yīng)用》王新榮，陳永波，科學(xué)出版社，第1版。3.《有限元法及其應(yīng)用》江見(jiàn)鯨，何放龍，何益斌，陸新征，機(jī)械工業(yè)出版社，第1版。二、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

有限單元法是在當(dāng)今技術(shù)科學(xué)發(fā)展和工程分析中獲得最廣泛應(yīng)用的數(shù)值方法。由于它的通用性和有效性，受到工程技術(shù)界的高度重視。伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已成為計(jì)算機(jī)輔助工程和數(shù)值仿真的重要組成部分。本課程為學(xué)生陳述有限元法基本原理、基本方法，以及有限元法在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

本課程的目的在于培養(yǎng)學(xué)生具有以下能力：

把握有限元法基本原理、基本方法，可以完成基本的有限元問(wèn)題的求解，了解有限元法在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

三、課程的基本內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)要求

第1章緒論（6學(xué)時(shí)）

基本內(nèi)容：有限元法概述；有限元法的工程應(yīng)用；有限元程序簡(jiǎn)介；彈性力學(xué)基本知識(shí)；變分原理及能量變分原理。

重點(diǎn)：有限元程序的構(gòu)成分工；彈性力學(xué)基本知識(shí)，泛函與變分的概念，能量變分原理——虛功原理。

難點(diǎn)：泛函與變分的概念，能量變分原理——虛功原理。

教學(xué)要求：把握有限元程序的構(gòu)成分工；明白彈性力學(xué)基本知識(shí)，泛函與變分的概念，了解能量變分原理——虛功原理。

第2章桿系結(jié)構(gòu)單元（4學(xué)時(shí)）

基本內(nèi)容：一維桿單元；平面和空間桿單元；與坐標(biāo)軸平行的平面梁?jiǎn)卧?/p>

重點(diǎn)：一維桿單元、平面空間桿單元及三維梁?jiǎn)卧膯卧匦?；單元?jiǎng)偠染仃嚨奶匦?。難點(diǎn)：?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚨奶匦浴?/p>

教學(xué)要求：熟練把握一維桿單元、平面空間桿單元及三維梁?jiǎn)卧膯卧匦?；明白單元?jiǎng)偠染仃嚨奶匦浴?/p>

第3章平面線彈性問(wèn)題的有限元分析（8學(xué)時(shí)）

基本內(nèi)容：平面線彈性問(wèn)題的基本方程；平面三角形常應(yīng)變單元；總體剛度矩陣的物理意義及特點(diǎn)；位移邊界條件的處理及總體平衡方程求解；有限元解的收斂條件；矩形單元。

重點(diǎn)：平面應(yīng)力問(wèn)題和平面應(yīng)變的基本方程特性；平面三角形常應(yīng)變單元的形函數(shù)、幾何矩陣及剛度矩陣的特性；總體平衡方程的建立、物理意義及特點(diǎn)；位移邊界條件的處理，總體平衡方程的求解。

難點(diǎn)：總體平衡方程的建立、物理意義及特點(diǎn)；位移邊界條件的處理，總體平衡方程的求解。

教學(xué)要求：把握平面應(yīng)力問(wèn)題和平面應(yīng)變的基本方程特性；平面三角形常應(yīng)變單元的形函數(shù)、幾何矩陣及剛度矩陣的特性；明白總體平衡方程的建立、物理意義及特點(diǎn)；把握位移邊界條件的處理，總體平衡方程的求解。

第4章軸對(duì)稱彈性問(wèn)題的有限元分析（3學(xué)時(shí)）

基本內(nèi)容：軸對(duì)稱三角形單元的位移函數(shù)，剛度矩陣以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。重點(diǎn)：軸對(duì)稱三角形單元的位移函數(shù)，剛度矩陣以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。難點(diǎn)：軸對(duì)稱三角形單元的位移函數(shù)，剛度矩陣以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。

教學(xué)要求：把握軸對(duì)稱三角形單元的位移函數(shù)，可以處理剛度矩陣以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。

第5章平面和三維實(shí)體等參單元（6學(xué)時(shí)）

基本內(nèi)容：平面4節(jié)點(diǎn)四邊形等參單元、平面5~8節(jié)點(diǎn)四邊等參單元、六面體三維實(shí)體等參單元和三維9~20節(jié)點(diǎn)三維等參單元的單元特性以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。一維、二維和三維高斯積分。

重點(diǎn)：各種等參單元的單元特性以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。難點(diǎn)：各種等參單元的單元特性以及等效節(jié)點(diǎn)載荷。

教學(xué)要求：把握各種等參單元的單元特性以及等效節(jié)點(diǎn)載荷的處理方法。熟悉一維、二維和三維高斯積分法。

第6章板殼單元（3學(xué)時(shí)）

基本內(nèi)容：矩形彎曲板單元的位移函數(shù)、應(yīng)變、應(yīng)力和剛度矩陣；三角形彎曲板單元和三角形殼單元特性；結(jié)構(gòu)單元與實(shí)體單元的連接。

重點(diǎn)：矩形彎曲板單元的位移函數(shù)、應(yīng)變、應(yīng)力和剛度矩陣；三角形彎曲板單元和三角形殼單元特性。

難點(diǎn)：矩形彎曲板單元的位移函數(shù)、應(yīng)變、應(yīng)力和剛度矩陣；三角形彎曲板單元和三角形殼單元特性。

教學(xué)要求：把握矩形彎曲板單元的位移函數(shù)、應(yīng)變、應(yīng)力和剛度矩陣；三角形彎曲板單元和三角形殼單元特性。熟悉結(jié)構(gòu)單元與實(shí)體單元的連接。

四、課程學(xué)時(shí)分派

章節(jié)12345678合計(jì)

內(nèi)容緒論桿系結(jié)構(gòu)單元平面線彈性問(wèn)題的有限元分析軸對(duì)稱彈性問(wèn)題的有限元分析平面和三維實(shí)體等參單元板殼單元授課學(xué)時(shí)648363試驗(yàn)學(xué)時(shí)六、學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注意的問(wèn)題

有限單元法是理論和實(shí)際力學(xué)分析的紐帶，是系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)及各種場(chǎng)的數(shù)值模擬和仿真計(jì)算的重要方法之一，它是力學(xué)專業(yè)學(xué)生必需把握的主要課程之