《数值模拟》课程教学大纲（本科）.docx

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1、数值模拟课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1011239066课程名称:数值模拟/ Numerical simulation of welding课程类别：专业选修学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0/0适用专业：技术与工程适用对象：本科先修课程：程序设计基础，冶金学教学环境：多媒体开课学院：材料科学与工程二、课程简介1 .课程任务与目的数值模拟课程初步介绍过程中数值模拟技术的一些基本原理，基本方法，研究进展 和研究内容。初步探讨使用有限元软件作为平台实现的数值模拟过程。介绍热传导在有限元 程序中的使用及应用。教学目的是使学生初步掌握过程中数值模拟的基本概念、基本方法以 及

2、用有限元软件实现简单过程的数值模拟。初步具备分析和解决工程问题的能力。结合制 造的发展目标，激发学生探索提高质量的新途径等方面勇于创新。2 .对接培养的岗位能力本课程培养学生的分析问题、解决问题的能力，通过本课程的学习，使学生了解数值模 拟的基本方法，学会综合运用其它方面的知识来实现简单过程的数值模拟，并能够对模拟的 结果进行的分析。为以后从事教学、技术及研究工作打下坚实的基础，使学生走向工作岗位 后能够地为我国的经济建设服务。三、课程教学目标1 .针对技术工程领域的复杂工程问题，具有分析过程中数值模拟技术的一些基本原理, 基本方法，初步探讨使用有限元软件作为平台实现的数值模拟过程。并能考虑社

3、会、健康、 安全、法律、文化以及环境等因素，设计满足特定需求的工艺设计及设备的方案，具有国际 视野，能体现创新意识。2 .掌握技术工程领域工艺流程，能够根据各种不同的工艺条件和使用性能，从数值模 拟角度研究过程中的热传导以及简单过程的模拟实现，并能结合效率、经济性、安全等方 面综合评价方案。具有较好的团队合作能力、组织协调能力。3 .能够正确技术与工程专业领域的发展与能源、社会可持续发展的之间关系，并能够 做出合理的评价。综合运用冶金，计算材料学等知识分析的过程；充分考虑生态环境与可持 续发展。4 .具有良好的科学文化素养、良好的职业道德素养和良好的技术文化素养，不断学习 和勇于创新，服务祖国

4、的进取精神。通过数值模拟的应用探索提高质量的新途径。为从事工 程技术提供坚实的理论基础和一定的实践操作能力。四、教学课时安排（一）学时分配主题或 知识点教学内容总学时学时完成课程 教学目标讲课实验实践1绪论热过程，数值模拟 技术的应用和发展22001、2、32热传 导分析热传导的解析方 法，有限元模型的建 立和求解，典型实例 分析。4402、33熔池 传热分 析熔池传热分析，模 型建立和分析，TIG 焊熔池流动和传热 分析。6602、34电弧 的传质 传热数学模型和求解 方法，典型实例分 析。442、35接头 组织性 能预测熔池和焊缝金属凝 固的组织变化；热影 响区的组织及性能 预测，建立模型

5、。662、36变形 及残余 应力应力及变形机制分 析。建立模型利用有 限元分析预测；热弹 塑形有限元求解方 法662、37特种 过程的 数值模 拟激光熔化和凝固的 数学模型，瞬态液相 连接的数学模型。442、3合计3232五、教学内容及教学设计主题或知识点1绪论1 .教学内容热过程，数值模拟技术的应用和发展。2 .教学热过程，数值模拟技术。3 .教学难点数值模拟技术。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用案例式教学方法。主题或知识点2热传导分析L教学内容热传导的解析方法，有限元模型的建立和求解，典型实例分析。2 .教学热传导的解析方法，有限元模型的建立

6、和求解3 .教学难点热传导的解析方法，有限元模型的建立和求解。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式等教学方法。主题或知识点3熔池传热分析L教学内容熔池传热分析，模型建立和分析，TIG焊熔池流动和传热分析。5 .教学分析熔池的传热特点，厚板三维传热的温度场模型建立。6 .教学难点熔池薄板和厚板不同温度场模型的建立。7 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点4电弧的传质传热1 .教学内容数学模型和求解方法，基本方程，边界条件和计算方法，典型实例分析。

7、2 .教学数学模型和求解方法。3 .教学难点边界条件和计算方法，典型实例分析。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点5接头组织性能预测L教学内容熔池和焊缝金属凝固的组织变化；热影响区的组织及性能预测，固态相变演化规律，接 头组织连续变化的模型。5 .教学熔池和焊缝金属凝固的组织变化；热影响区的组织及性能预测。6 .教学难点固态相变演化规律，接头组织连续变化模型建立。7 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点6变形及残

8、余应力L教学内容应力及变形机制分析。建立模型利用有限元分析预测；热弹塑形有限元求解方法。8 .教学应力及变形机制分析。9 .教学难点热弹塑形有限元求解方法。10 教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点7特种过程的数值模拟L教学内容激光熔化和凝固的数学模型，瞬态液相连接的数学模型，摩擦焊的数学模型，陶瓷-金 属连接数学模型。11 .教学陶瓷-金属连接数学模型，激光熔化和凝固的数学模型。12 .教学难点陶瓷金属连接数学模型。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、

9、案例式、启发式等教学方法。 六、学生成绩评定本课程总成绩包括形成性评价和结果性评价。形成性评价（平时成绩）占50%,结果性 评价（期末考试成绩）占50%o形成性评价包括出勤、课堂测试、课后作业和小文章，分、 良好、中等、及格、不及格五个等级评定。期末考试采用闭卷，满分100分，折算50%计入 总成绩。学生成绩评定表注:考核平时成绩期中 考试期末 考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小文章其他VVVV成绩 比 例10101020501,过程考核包括平时成绩和期中考试，根据本课程要求在所采取的考核下方打V;2,期末考试为必修选，且占总成绩的比例不低于40%；3 .采用其他考核的要写明具体形式。七、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源建议教材：（1）汪剑华主编.数值模拟技术及其应用.上海交通大学,2003（2）武传松主编.热过程数值分析.机械工业,1990参考书：（1）郭宽良主编.计算传热学,科学技术大学,1988（2）陈海清主编.铸件凝固过程数值模拟.重庆大学,1991重要文献：（1）技术 ISSN 1002-25X（2） ISSN: 1001-1382（3）学报 ISSN:0253-360X课程网络资源：（1） ttps: 数值模拟网络课程