《塑性成形數(shù)值模擬B》教學(xué)大綱

《塑性成形數(shù)值模擬B》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03151271課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論32學(xué)時）先修課程：高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料成形原理、沖壓工藝及模具設(shè)計等后續(xù)課程：精密成形技術(shù)、材料成型裝備及自動化、材料成型技術(shù)綜合創(chuàng)新適用專業(yè)：材料成型及控制工程開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《塑性成形數(shù)值模擬B》是材料成型及控制工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)選修課。本課程主要講解有限元法的基本概念和理論基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握有限元分析的基礎(chǔ)知識，了解塑性成形數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其工程化應(yīng)用，特別是在金屬塑性成形問題研究方面的應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握金屬塑性成形有限元軟件的使用方法，并進(jìn)行塑性成形工藝模擬仿真和參數(shù)優(yōu)化分析的能力。本課程注重基本理論知識與軟件應(yīng)用的交互學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運用數(shù)值模擬解決生產(chǎn)實際問題的能力，兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的認(rèn)知，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解有限元方法的概念和理論基礎(chǔ)，了解塑性成形數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其工程化應(yīng)用，掌握有限元分析的基礎(chǔ)知識。課程目標(biāo)2：理解塑性成形數(shù)值模擬的基本思路，掌握使用有限元軟件建模的基本方法和基本步驟，以及應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果處理的方法。能夠針對沖壓、鍛造、擠壓等塑性成形工藝進(jìn)行模擬仿真，并對關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行合理的分析優(yōu)化。課程目標(biāo)3：能夠就塑性成形工藝制定和優(yōu)化過程中的問題進(jìn)行分析總結(jié)，清晰表達(dá)模擬優(yōu)化的具體思路、方案、所采取的措施及效果等，同時培養(yǎng)學(xué)生積極向上的勞動觀念、精益求精的工匠精神和綠色制造的理念與意識。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《塑性成形數(shù)值模擬B》課程教學(xué)目標(biāo)對材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度4.研究4.3能夠分析和解釋實驗數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1：了解有限元方法的概念和理論基礎(chǔ)，了解塑性成形數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其工程化應(yīng)用，掌握有限元分析的基礎(chǔ)知識。M5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠開發(fā)、選擇與使用現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具對材料成型專業(yè)復(fù)雜問題進(jìn)行輔助設(shè)計、預(yù)測和模擬，并理解其局限性。課程目標(biāo)2：理解塑性成形數(shù)值模擬的基本思路，掌握使用有限元軟件建模的基本方法和基本步驟，以及應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果處理的方法。能夠針對沖壓、鍛造、擠壓等塑性成形工藝進(jìn)行模擬仿真，并對關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行合理的分析優(yōu)化。H10.溝通10.1了解材料成型及控制工程領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、研究熱點，能夠就材料成型專業(yè)復(fù)雜工程問題，以口頭、文稿、圖表等方式與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流。課程目標(biāo)3：能夠就塑性成形工藝制定和優(yōu)化過程中的問題進(jìn)行分析總結(jié)，清晰表達(dá)模擬優(yōu)化的具體思路、方案、所采取的措施及效果等，同時培養(yǎng)學(xué)生積極向上的勞動觀念、精益求精的工匠精神和綠色制造的理念與意識。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.概述及基礎(chǔ)知識1.1數(shù)值模擬概述；1.2有限元法的基本概念與基本思路；1.3平面問題有限元法；1.4軸對稱問題有限元法；1.5有限元軟件的認(rèn)知。教學(xué)要求：掌握單元有限元法的基本思路，平面問題、軸對稱問題的概念及應(yīng)用，掌握節(jié)點受力分析的方法，了解塑性成形有限元軟件的功能及操作界面。重點：有限元法的基本思路，平面問題、軸對稱問題的概念及應(yīng)用，有限元軟件的認(rèn)知。難點：節(jié)點受力分析，平面問題、軸對稱問題的應(yīng)用。612.鈑金成形數(shù)值模擬2.1鈑金成形數(shù)值模擬的意義；2.2鈑金成形數(shù)值模擬軟件認(rèn)知與建?；A(chǔ)；2.3鈑金成形數(shù)值模擬后處理技術(shù)。教學(xué)要求：理解鈑金成形數(shù)值模擬的意義，掌握使用有限元軟件進(jìn)行鈑金成形建模的基本方法，掌握使用有限元軟件對計算結(jié)果進(jìn)行處理分析的方法。重點：鈑金成形數(shù)值模擬軟件的認(rèn)知、有限元模型建立的基本方法及后處理分析方法。難點：鈑金成形數(shù)值模擬后處理技術(shù)。423.鈑金成形數(shù)值模擬的實例分析3.1鈑金成形工藝流程數(shù)值模擬；3.2鈑金成形模擬結(jié)果的處理與主要成形缺陷的分析。教學(xué)要求：掌握鈑金成形過程的有限元分析方法；掌握鈑金成形有限元軟件的前處理建模方法及關(guān)鍵工藝參數(shù)的制定；掌握使用有限元軟件進(jìn)行加載和求解，并使用后處理模塊對模擬結(jié)果的分析和處理。重點：鈑金成形工藝過程的分析、建模及結(jié)果處理。難點：鈑金成形模擬結(jié)果的處理與主要成形缺陷的分析。82、34.金屬體積成形數(shù)值模擬4.1金屬體積成形數(shù)值模擬的意義；4.2金屬體積成形數(shù)值模擬軟件認(rèn)知與建?；A(chǔ)；4.3金屬體積成形數(shù)值模擬后處理技術(shù)。教學(xué)要求：理解鈑金成形數(shù)值模擬的意義；掌握使用有限元軟件進(jìn)行2D剛塑性有限元建模分析的基本方法；掌握使用有限元軟件對計算結(jié)果進(jìn)行處理分析的方法。重點：金屬體積成形有限元法軟件的認(rèn)知、有限元模型建立的基本方法及后處理分析方法。難點：金屬體積成形數(shù)值模擬后處理技術(shù)。625.金屬體積成形數(shù)值模擬的實例分析5.1典型零部件體積成形工藝流程分析；5.2典型零部件體積成形數(shù)值模擬實例分析。教學(xué)要求：掌握典型零部件成形過程的有限元分析方法；掌握塑性成形有限元軟件的前處理建模方法及關(guān)鍵工藝參數(shù)的制定；掌握使用有限元軟件進(jìn)行加載和求解，并使用后處理模塊對模擬結(jié)果的分析和處理。重點：金屬體積成形工藝流程的制定與分析。難點：工藝全過程數(shù)值模擬及結(jié)果分析。82、3合計32五、教學(xué)方法及手段本課程通過理實一體化的教學(xué)模式，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。通過引入生產(chǎn)案例的數(shù)值模擬，化抽象為具體，化感性認(rèn)識為理性認(rèn)識，加深對理論知識的理解、消化、吸收及應(yīng)用；結(jié)合塑性成形數(shù)值模擬技術(shù)的本質(zhì)、優(yōu)勢，幫助學(xué)生培養(yǎng)積極向上的勞動觀念、精益求精的工匠精神和綠色制造的理念與意識。六、課程資源1.推薦教材：（1）孔凡新.金屬塑性成形CAE技術(shù)-DYNAFORM及DEFORM[M].電子工業(yè)出版社,2018.1.（2）傅建,肖兵.材料成形過程數(shù)值模擬[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2019.1.2.參考書：（1）何敏,石端虎.材料成形過程數(shù)值模擬基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2021.3.（2）胡建軍.DEFORM-3D塑性成形CAE應(yīng)用教程[M].北京大學(xué)出版社，2020.1．（2）尹飛鴻.有限元法基本原理及應(yīng)用[M].高等教育出版社,2018.8．（3）洪慧平.金屬塑性成形數(shù)值模擬[M].高等教育出版社,2015.1．（4）劉建生.塑性成形數(shù)值模擬[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2014.11.3.期刊：（1）張健,閆巍,王剛等.鋁合金車門外板冷沖壓成形工藝及數(shù)值模擬[J].塑性工程學(xué)報,2022,29(05):45-52.（2）趙輝,胡紅軍,干松林等.Al/Mg復(fù)合板材擠壓剪切成形的數(shù)值模擬及試驗研究[J].特種鑄造及有色合金,2022,42(09):1114-1118.（3）王冬良,陳南.基于數(shù)值模擬的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)精密成形工藝[J].鍛壓技術(shù),2021,46(11):38-43.（4）王磊,楊啟正,張如華.基于DeForm的板條沖壓扭曲成形數(shù)值模擬[J].模具工業(yè),2021,47(06):10-15.（5）孫世仁,劉虹,陳文琳等.基于有限元軟件的鍛造工藝參數(shù)對牽引拉桿成形的影響分析[J].熱加工工藝,2020,49(15):68-72.（6）YangZ,CaiZY,CheCJ,etal.Numericalsimulationresearchontheloadingtrajectoryinstretchformingprocessbasedondistributeddisplacementloading[J].InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2016,82(5-8):1353-1362．4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）周志敏.計算機(jī)在材料科學(xué)應(yīng)用./course/NEU-1466001174?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.（2）吳俊峰.有限元分析與ANSYS工程應(yīng)用./course/HHSTU-1206718803?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.（3）徐春.《塑性成形理論》國家級精品課.2018./course/SIT-1206453817?from=searchPage．七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末大作業(yè)成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?44平時作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√262課程任務(wù)30（1）主要考核學(xué)生對各部分知識點的理解和綜合應(yīng)用能力，滿分100分；（2）每次課程任務(wù)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以課程任務(wù)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?2010期末大作業(yè)50（1）通過期末大作業(yè)，考核學(xué)生對數(shù)值模擬知識的融會貫通和綜合應(yīng)用能力，滿分100分；（2）以期末大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（3）期末大作業(yè)的內(nèi)容可以是生產(chǎn)實例的鈑金成形模擬分析、體積成形模擬分析或其它形式的塑性成形數(shù)值模擬相關(guān)內(nèi)容。√√√102020合計：100分145036八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、課程任務(wù)、期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末考核成績和過程性考核成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、課程任務(wù)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和期末大作業(yè)分值分配與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動。平時作業(yè)20作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%。不交作業(yè)1次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大