“有限元分析及工程應(yīng)用”課程教學(xué)大綱

“有限元分析及工程應(yīng)用”課程教學(xué)大綱英文名稱：Finiteelementanalysisandengineeringapplication課程編號：MACH3440學(xué)時(shí)：48（理論學(xué)時(shí)：16上機(jī)學(xué)時(shí)：32課外學(xué)時(shí)：4）學(xué)分：2適用對象：機(jī)械工程及自動化專業(yè)高年級學(xué)生先修課程：高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)使用教材及參考書：[1]李人憲.有限元法基礎(chǔ).北京：國防工業(yè)出版社，2004.[2]王勖成，邵敏.有限單元法基本原理和數(shù)值方法.北京：清華大學(xué)出版社，2004.[3]李兵，何正嘉，陳雪峰.AnsysWorkbench設(shè)計(jì)仿真與優(yōu)化.北京：清華大學(xué)出版社，2008.[4]監(jiān)凱維奇（英）.有限元方法基礎(chǔ)理論第6版(FINITEELEMENTMETHOD).北京：世界圖書出版公司，2008.課程性質(zhì)和目的性質(zhì)：專業(yè)課目的：掌握以有限元為基礎(chǔ)的機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等設(shè)計(jì)分析技術(shù)，將成為工程設(shè)計(jì)人員和科研人員的一項(xiàng)基本能力。旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握有限元分析的基本理論，具備利用Ansys軟件進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元數(shù)值建模和求解的能力。課程內(nèi)容簡介本課程是研究有限元基本原理的一門科學(xué)。主要包括：有限元方法分析原理及數(shù)力基礎(chǔ)、桿梁結(jié)構(gòu)的有限元分析原理、連續(xù)體彈性問題的有限元分析原理、有限元分析軟件Ansys使用以及結(jié)構(gòu)有限元分析專題與工程實(shí)踐。重在培養(yǎng)學(xué)生掌握有限元分析的基本理論和機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的基本方法。教學(xué)基本要求1．要求學(xué)生熟練掌握有限元基本原理、形函數(shù)的構(gòu)造、單元格式的選取及各種數(shù)值方法等基礎(chǔ)內(nèi)容。2．通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握有限元軟件使用方法，具備實(shí)際中分析此類問題的基本能力。教學(xué)內(nèi)容及安排第一章：緒論1．介紹有限元法的起源、早期的主要工作和基本思想，當(dāng)前有限元軟件的發(fā)展水平，用有限元法分析的一些工程問題的基本思路。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他1.12√第二章：桿件結(jié)構(gòu)的有限元法1．講解有限元基礎(chǔ)知識，包括有限元基本概念和桿直接法；2．講解有限元基礎(chǔ)知識，包括通過彈簧問題引入有限元構(gòu)造，一維桿件系統(tǒng)有限單元法。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他2.12√2.22√第三章：剛架結(jié)構(gòu)的有限元法1．講解一維梁單元構(gòu)造方法，給出有限元分析的基本列式過程；2．講解位移函數(shù)--虛功原理推導(dǎo)梁單元。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他3.1-22√第四章：平面問題的有限元法1．講解彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識；2．講解二維平面單元，包括平面問題的有限元模型、平面問題的三角形單元求解、剛陣存儲與約束條件處理，以及六節(jié)點(diǎn)三角形單元和矩形單元。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他4.12√4.2-52√第五章：等參數(shù)單元1．講解等參數(shù)單元的基本原理、四節(jié)點(diǎn)四邊形等參數(shù)單元構(gòu)造方法、等參數(shù)單元平面問題有限元格式、八節(jié)點(diǎn)曲邊四邊形等參數(shù)單元構(gòu)造、數(shù)值積分及其應(yīng)用。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他5.1-52√第六章：薄板彎曲問題的有限元法1．講解薄板彎曲問題的力學(xué)描述、矩形單元薄板彎曲問題的有限元方程，以及三角形單元薄板彎曲問題的有限元方程。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他6.1-32√第七章：有限元軟件使用及工程實(shí)例專題1．講解Ansys軟件的使用方法和基本分析步驟，經(jīng)典Ansys分析基本流程；2.講解Ansys的各種單元的選用方法，介紹AnsysWorkbench分析問題方法；3.發(fā)動機(jī)機(jī)體有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等工程實(shí)例專題。教學(xué)安排及教學(xué)方式教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配課后環(huán)節(jié)（請打“√”）章節(jié)數(shù)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他7.1-34√實(shí)踐環(huán)節(jié)1．ANSYS軟件環(huán)境熟悉、梁結(jié)構(gòu)靜力有限元分析、平面結(jié)構(gòu)靜力有限元分析、模態(tài)分析、工程實(shí)例專題等上機(jī)，20學(xué)時(shí)六、課外學(xué)時(shí)分配章內(nèi)容參考學(xué)時(shí)1了解現(xiàn)有新型有限元發(fā)展的動態(tài)22重點(diǎn)了解一種新型有限元提出思想2考核方式閉卷；閉卷考試成績占40%，平時(shí)作業(yè)占30%；上機(jī)成績占30%；本課程各教學(xué)環(huán)節(jié)對人才培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)度見下表知識能力素質(zhì)要求教學(xué)環(huán)節(jié)課后環(huán)節(jié)授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論作業(yè)自學(xué)綜合大作業(yè)其他K1K2◎◎K3◎K4A1◎◎◎A2A3○○○A4A5A6A7A8C1C2C3C4◎◎C5C6注：1、各專業(yè)課程貢獻(xiàn)度表根據(jù)本專業(yè)知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)要求填寫。基礎(chǔ)課程貢獻(xiàn)度根據(jù)學(xué)校知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)要求填寫。2、貢獻(xiàn)度顯著表示為◎，貢獻(xiàn)度一般表示為○