《弹性力学与有限元分析》课程教学大纲(本科).docx
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1、弹性力学与有限元分析课程教学大纲(2019版)一、基本信息课程编码:1021239010英文名称: Elastic Mecanics and Finite Element Analysis课程性质:专业选修课学 分:2学 时:32学时(理论学时:16,实验学时:16)开课学期:学期开课院系:机械工程学院适用专业:车辆工程先修课程:高等数学I、线性代数I、工程图学(1)、工程图学(2)、机械工程材料、理 论力学H、材料力学H、机械原理H、机械设计H二、课程简介本课程是工科机械类和近机类专业的一门专业选修课,通过该门课程的学习使学生对弹性 力学、有限元分析等方法在工程中的应用有一个全面的了解,并掌
2、握相关基本概念和基本理论。 本课程以基本理论和基本方法的讲解为引导,通过上机练习培养学生实际操作软件和分析问题 的能力。至少让学生掌握一种有限元分析方法和工具(如,ANSYS) o为以后分析实际工程 问题和从事相关专业的科学研究打下良好的基础。三、课程教学任务与教学目标(-)教学任务课程的教学任务就是掌握弹性力学、有限元分析的基本概念、理论和方法,对其在工程中 的应用有一个全面的了解,为进行机械、汽车设计和研究打下坚实的专业理论基础。本课程分 为课堂教学与实验教学两局部,其基本任务如下:1 .通过多种形式的课堂教学,使学生掌握弹性力学、有限元分析的基本概念、理论和方法, 掌握有限元分析的基本流
3、程和方法,培养学生的机械、汽车设计、研究的基本能力。课程在有 限元分析的基本理论和流程;课程难点在于操作软件界面以英文为主、对力学理论基础知识要 求高、对理论分析要求高。2 .通过实验教学,使学生掌握有限元分析的基本流程和方法,培养学生实践操作及与分析 解决具体问题能力。(二)教学目标1 .教学目标(1)能够学习和掌握弹性力学与有限元分析的基础知识,掌握基本的模型创立、网格划分、 载荷施加及求解等方法,针对复杂工程问题建立合适的数学或仿真模型。(支撑毕业要求指标 点12)(2)能够应用弹性力学、有限元分析的基本概念、理论和方法去研究分析复杂的车辆工 程问题,对方案进行优化和创新设计,并验证方案
4、的合理性。(支撑毕业要求指标点24、33)(3)能够选择与使用有限元分析软件,对机械、车辆工程领域复杂工程问题进行计算与仿 真,并能够理解其局限性。(支撑毕业要求指标点51、52、5-3)2 .教学目标对毕业要求的支撑矩阵表1教学目标对毕业要求的支撑矩阵内容涉及实体模型的创立、实体模型的网格划分、施加载荷与有限元求解、后处理等知识点, 更强调知识的工程应用性和综合性,以检验教学及学习效果。七、教材及参考书L教材:李红云,赵社戌、孙雁编等 主编.ANSYS10.0基础及工程应用.机械工业,北京: 2008.2 .参考书籍:(1)周长城 主编.ANSYS11.0基础与典型范例.北京:电子工业出版,
5、2007(2)王庆五、左昉,胡仁喜.ANSYS10.0机械设计应用实例,北京:机械工业,2006.重要文献:(1)费非,张锐等.基于ANSYS的机床夹具的静动态特性分析J.重型装备,2017, 6 (2)(2)周素琴.基于运动学和有限元分析的颗式破碎机结构改进的研究D.昆明理工大学 硕士文章,2014.5.:相关专业期刊以及知网、维普、万方等期刊数据库等八、执行大纲应注意的问题1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授,注意精讲多练。2、应选择适当时间为学生提供讨论与答疑。3、教学内容的顺序及其安排,教师可根据情况作适当调整。4、各章节授课前有必要对所需的数学、力学等基础知识进行回顾与
6、复习。毕业要 求二级指标点课程教学目标(1)(2)(3)1.工程知识:能够将数学、自然科学、机械工 程基础知识和车辆工程专业知识用于解决汽车 设计、制造、试验、检测及生产过程管理等领 域复杂车辆工程问题。1-2.针对车辆工程领域中关于汽车设计、试 验、检测及生产过程管理等复杂工程问题建 立合适的数学或仿真模型。q2.问题分析:能够应用车辆工程科学的基本原 理,识别、表达、并研究分析复杂的车辆工程 问题,并获得结论。2-4.运用相关理论证实解决方案的合理 性。q3 .设计开发:根据车辆工程产业需求,针对其 领域工程技术要求,完成设计开发内容,并能 够在设计环节中表达创新意识,兼顾经济、社 会、健
7、康、平安、法律、伦理、文化以及环境 等因素。3-3.对设计方案或技术路线进行优化,表达 创新意识。5.使用工具:能够针对车辆工程领域复杂工程问 题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现 代工程工具和信息技术工具,包括对车辆工程 领域复杂工程问题的计算与仿真,并能够理解 其局限性。51.使用现代工具描述车辆工程领域复杂 工程问题;5-2.开发、选择与使用恰当的现代工具对车 辆工程领域复杂工程问题进行预测与模拟; 5-3.能正确评估预测与模拟过程,理解其局 限性。q四、教学内容及要求(一)教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节 (学时)教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力达成 途径支撑
8、目标第 章绪论(2)熟悉和掌握 弹性力学和 计算机辅助 工程(CAE) 的基本概念弹性力学和计 算机辅助工程(CAE)的基本 概念,包括:数 值模拟技术, ANSYS简介等。了解本课程 的性质、任务、内 容和学习方法。以 及相关软件在现 代设计中的应用 情况,熟悉 ANSYS软件的产 品类别。【本章】ANSYS软 件的基本功用。【本章难点】弹性力学基本概 念【课前提问】计算机技术应 用后设计工作中发生的变化 有哪些?【课堂讲授】本课程的性 质、任务、内容和学习方法; 相关软件在现代设计中的 应用情况;ANSYS软件的 产品类别及功用。【课堂讨论】数值模拟技术 的作用【教学】讲授案例教学课堂 研
9、讨混合式教学毕业要求1问题分析中:“针对车辆工程领域 中关于汽车设计、试验、检测及生产过程管 理等复杂工程问题建立合适的数学或仿真模 型。”毕业要求2问题分析中:“运用相关理论证实 解决方案的合理性。”毕业要求3设计开发中:”对设计方案或技术 路线进行优化,表达创新意识。”毕业要求5使用工具中:“使用现代工具描述 车辆工程领城复杂工程问题;开发、选择与使 用恰当的现代工具对车辆工程领域复杂工程 问题进行预测与模拟;能正确评估预测与模拟 过程,理解其局限性。”课堂提 问、期末 考试教学目标1、2、3早有限元法简介(2)熟悉和掌握 有限元法的 基本步骤有限元的一般 步骤,杆系结构 有限元,有限元
10、法小结。以杆系结构 为例,分析有限元 分析方法的一般 求解步骤,从而总 结出有限元法求 解的通用步骤。【本章】有限元法的般求解步骤。【本章难点】有限元的原理。【课前提问】一般刚度、强度 计算的过程?【课堂讲授】以杆系结构为 例,分析有限元分析方法的一 般求解步骤;总结出有限元 法求解的通用步骤。【课堂讨论】有限元法的基本 流程?【习题作业】有限元法的基本 流程【教学】讲授案例教学课堂 研讨混合式教学毕业要求1问题分析中:“针对车辆工程领域 中关丁汽车设计、试验、检测及生产过程管 理等复:杂工程问题建立合适的数学或仿真模 型。”毕业要求2问题分析中:“运用相关理论证实 解决方案的合理性。”毕业要
11、求3设计开发中:“对设计方案或技术 路线进行优化,表达创新意识。”毕业要求5使用工具中:“使用现代工具描述 车辆工程领域复杂工程问题;开发、选择与使 用恰当的现代工具对车辆工程领域复杂工程 问题进行预测与模拟;能正确评估预测与模拟课堂提 问、作业、 期末考试教学目标1、2、3章节(学时)教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力达成 途径支撑 目标过程,理解其局限性。”早ANSYS的基 本使用(2)熟悉和掌握 ANSYS的 基本使用界 面和流程ANSYS的启 动,ANSYS的 图形用户界 面,ANSYS数 据库和文件,ANSYS的典型 分析过程。讲解ANSYS 的基本界面与其 他所学软件的不
12、 同,以及其数据库 文件的种类及保 存。用一个工程实 例讲解ANSYS的 典型分析过程,让 学生对该软件有 一个整体感性了 解。【本章】ANSYS软 件的数据库和相关 文件的保存与恢复.【本章难点】 ANSYS的操作界面。【课前提问】ANSYS的功用? 【课堂讲授】ANSYS的基本 界面与其他所学软件的不同; 数据库文件的种类及保存; 0用一个工程实例讲解ANSYS 的典型分析过程。【课堂讨论】ANSYS使用的 基本流程?【习题作业】参考课本内容, 对简单平面结构受力工况,利 用ANSYS进行简单的分析。【教学】讲授案例教学课堂 研讨混合式教学毕业要求1问题分析中:“针对车辆工程领域 中关于汽
13、车设计、试验、检测及生产过程管 理等复杂工程问题建立合适的数学或仿真模 型。”毕业要求2问题分析中:“运用相关理论证实 解决方案的合理性。”毕业要求3设计开发中:“对设计方案或技术 路线进行优化,表达创新意识。”毕业要求5使用工具中:“使用现代工具描述 车辆工程领域复杂工程问题;开发、选择与 使用恰当的现代工具对车辆工程领域复杂工 程问题进行预测与模拟;能正确评估预测与 模拟过程,理解其局限性。”课堂提 问、作业、 上机实 验、期末 考试教学目标1、2、3章 实体模型 的创立(4)熟悉和掌握 实体模型的 创立的基本 流程和方法几何图元与实 体建模方法,坐 标系,几何图元 的创立,几何图 元的操
14、作运算, 几何图元的编 辑。了解几何图 元的基本创立方 法,自底向上或自 顶向下的模型创 建方法至少掌握 其中一种。并熟练 掌握布尔运算方 法,了解其具体功 用。【本章】几何图元的操作运算【本章难点】布尔运算【课前提问】几何实体模型一 般的建立过程?【课堂讲授】几何图元的基 本创立方法,自底向上或自顶 向下的模型创立方法;。并熟 练掌握布尔运算方法。【课堂讨论】ANSYS中各坐 标系的作用.【习题作业】利用ANSYS建立 三维儿何模型【教学】讲授案例教学牌堂研 讨混合式教学毕业要求1问题分析中:“针对车辆工程领域 中关于汽车设计、试验、检测及生产过程管 理等复杂工程问题建立合适的数学或仿真模
15、型。”毕业要求2问题分析中:“运用相关理论证实 解决方案的合理性。”毕业要求3设计开发中:“对设计方案或技术 路线进行优化,表达创新意识。”毕业要求5使用工具中:“使用现代工具描述 车辆工程领域复杂工程问题;开发、选择与 使用恰当的现代工具对车辆工程领域复杂工 程问题进行预测与模拟:能正确评估预测与 模拟过程,理解其局限性。”课堂提 问、作业、 上机实 验、期末 考试教学目标1、2、3章节(学时)教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力达成 途径支撑 目标章实体模型 的网格划 分(4)熟悉和掌握 实体模型的 网格划分的 基本流程和 方法单元属性的定 义,实体模型的 网格划分技术, 形状检查
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