《焊接數(shù)值模擬》課程教學(xué)大綱

《焊接數(shù)值模擬》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101145123411課程名稱（中/英文）：焊接數(shù)值模擬/NumericalSimulationofWelding課程類別：專業(yè)選修課程學(xué)分：2總學(xué)時：32理論學(xué)時：32實驗/實踐學(xué)時：0適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程適用對象：本科先修課程：程序設(shè)計基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、工程力學(xué)、焊接冶金學(xué)教學(xué)環(huán)境：多媒體教室開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的《焊接數(shù)值模擬》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，主要講授有限差分法和有限元法的基本原理、有限差分法計算焊接成形過程溫度場的方法和應(yīng)用、有限元法求解過程及其在焊接成形過程中的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了數(shù)值模擬技術(shù)在焊接技術(shù)與工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，掌握有限差分法和有限元法的概念、原理以及實施步驟、應(yīng)用案例，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。在課程教學(xué)過程中，注重學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)與人格養(yǎng)成，注重立德樹人，培育學(xué)生的社會主義核心價值觀領(lǐng)，傳承民族精神，恪守職業(yè)道德，激發(fā)學(xué)生工業(yè)興國、愛國熱情。2.對接培養(yǎng)的崗位能力了解焊接數(shù)值模擬的基本方法，學(xué)會綜合運用專業(yè)知識實現(xiàn)簡單焊接過程的數(shù)值模擬，并能夠?qū)δM的結(jié)果進(jìn)行有效的分析。為以后從事焊接領(lǐng)域教學(xué)、技術(shù)及研究工作打下堅實的基礎(chǔ)，使學(xué)生走向工作崗位后能夠更好地為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點2.2]能夠綜合運用所學(xué)專業(yè)知識對焊接技術(shù)領(lǐng)域工程典型問題進(jìn)行分析建模。[畢業(yè)要求指標(biāo)點4.1]掌握焊接技術(shù)與工程相關(guān)的各類物理、化學(xué)基礎(chǔ)知識，基于工程科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)信息綜合或相關(guān)方法，分析焊接加工過程中的復(fù)雜工程問題。2.課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點，具體內(nèi)容如下教學(xué)目標(biāo)1：熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點，掌握運用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，具備將一般的焊接工程問題歸結(jié)為數(shù)值計算模型的能力。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點2.2）教學(xué)目標(biāo)2：能夠根據(jù)焊接工程問題和數(shù)值模擬技術(shù)的特點，選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定合理、可行的焊接數(shù)值模擬研究方案。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點4.1）四、教學(xué)課時安排（一）學(xué)時分配主題或知識點教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實驗實踐主題或知識點1緒論22001主題或知識點2溫度場的有限差分法88001、2主題或知識點3有限元法的基本原理1616001、2主題或知識點4溫度場的有限元法66001、2合計323200五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計主題或知識點1緒論1.教學(xué)內(nèi)容焊接物理過程的特點，焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容，數(shù)值模擬的基本概念，焊接數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，焊接數(shù)值模擬的意義。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們在學(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點焊接物理過程的特點，焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容，數(shù)值模擬的基本概念。3.教學(xué)難點焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用案例式教學(xué)方法。主題或知識點2溫度場的有限差分法1.教學(xué)內(nèi)容熱傳遞的基本方式，傅里葉公式，導(dǎo)熱微分方程，有限差分法基本原理，內(nèi)部節(jié)點差分方程，邊界節(jié)點差分方程，差分方程的穩(wěn)定性和收斂性，材料溫度場差分方程數(shù)值計算。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們在學(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點導(dǎo)熱微分方程，有限差分法基本原理，內(nèi)部節(jié)點差分方程，邊界節(jié)點差分方程，差分方程的穩(wěn)定性和收斂性。3.教學(xué)難點內(nèi)部節(jié)點差分方程，邊界節(jié)點差分方程。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式等教學(xué)方法。主題或知識點3有限元法的基本原理1.教學(xué)內(nèi)容有限元法的基本概念，有限元法的特點，彈性力學(xué)的基本方程，彈簧單元剛度法，桿單元剛度矩陣，桿單元坐標(biāo)變換及整體剛度矩陣的組裝，有限元分析的基本步驟，平面應(yīng)力和應(yīng)變問題，空間應(yīng)力和應(yīng)變問題。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們在學(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點彈簧單元剛度法，桿單元剛度矩陣，桿單元坐標(biāo)變換及整體剛度矩陣的組裝，有限元分析的基本步驟。3.教學(xué)難點彈性力學(xué)的基本方程，桿單元坐標(biāo)變換及整體剛度矩陣的組裝。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識點4溫度場的有限元法1.教學(xué)內(nèi)容一維熱傳導(dǎo)的有限元描述，二維熱傳導(dǎo)的有限元描述，熱傳導(dǎo)典型問題。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們在學(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點一維熱傳導(dǎo)的有限元描述，二維熱傳導(dǎo)的有限元描述。3.教學(xué)難點二維熱傳導(dǎo)的有限元描述。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。六、學(xué)生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學(xué)生獲取知識的能力、應(yīng)用所學(xué)知識分析問題和解決問題能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、期末論文等多種形式、多個階段的全過程考核，使學(xué)生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進(jìn)一步提升本課程教學(xué)效果。學(xué)生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文實驗√√√成績比例%5205702.課程目標(biāo)考核方式評價權(quán)重課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點考核評價方式權(quán)重（%）過程性考核實驗期末考試合計出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測驗教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點2.2510025~4540~60教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點4.1510025~4540~60合計10200701003.成績評價標(biāo)準(zhǔn)平時成績評定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，能夠準(zhǔn)確回答問題，并有自己獨到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準(zhǔn)確回答問題，并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題。有遲到、早退現(xiàn)象，偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關(guān)問題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題。作業(yè)（20%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論基本能夠獨立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學(xué)知識和理論解決問題的能力基本符合要求不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學(xué)知識和理論解決問題的能力課程教學(xué)目標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學(xué)目標(biāo)1非常熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點，非常熟練地掌握運用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，很好地具備將一般的焊接工程問題歸結(jié)為數(shù)值計算模型的能力。較好地熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點，熟練地掌握運用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，較好地具備將一般的焊接工程問題歸結(jié)為數(shù)值計算模型的能力。熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點，掌握運用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，具備將一般的焊接工程問題歸結(jié)為數(shù)值計算模型的能力?；臼煜ず附訑?shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點，基本掌握運用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，基本具備將一般的焊接工程問題歸結(jié)為數(shù)值計算模型的能力。不熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點，不能掌握運用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，不具備將一般的焊接工程問題歸結(jié)為數(shù)值計算模型的能力。教學(xué)目標(biāo)2能夠非常熟練地選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定合理、可行的焊接數(shù)值模擬研究方案。能夠熟練地選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定合理、可行的焊接數(shù)值模擬研究方案。能夠選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定可行的焊接數(shù)值模擬研究方案?；灸軌蜻x擇合適的數(shù)值模擬方法，基本能夠確定焊接數(shù)值模擬研究方案。不能選擇合適的數(shù)值模擬方法，不能確定焊接數(shù)值模擬研究方案。七、教材、參考書目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：（1）辛啟斌主編.材料成形計算機(jī)模擬.第二版.冶金工業(yè)出版社,2013（2）武傳松主編.