《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》課程教學(xué)大綱

《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0316課程中文名稱：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程英文名稱：ModernDesignMethodology課程性質(zhì)：選修課程學(xué)分?jǐn)?shù)：2課程學(xué)時(shí)數(shù)：32授課對(duì)象：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)本課程的前導(dǎo)課程：高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。一、課程簡(jiǎn)介現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及其自動(dòng)化本科專業(yè)的一門(mén)專業(yè)選修課，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為對(duì)象，以計(jì)算機(jī)為手段，運(yùn)用工程設(shè)計(jì)的新理論和新方法，使計(jì)算結(jié)果達(dá)到最優(yōu)化，使設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)高效化和自動(dòng)化。本課程重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)，對(duì)其它現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法作簡(jiǎn)單介紹。目的是使學(xué)生在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)，了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的聯(lián)系與區(qū)別，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，并初步掌握某些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)電工程中的應(yīng)用。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求第一章概論介紹現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基本概念、研究的主要內(nèi)容與特點(diǎn)。介紹創(chuàng)新思維與技法、原理與結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元分析方法等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，使讀者對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法首先有一個(gè)總體概括的了解。重點(diǎn)：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的研究目標(biāo)和學(xué)習(xí)方法。第二章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的基本內(nèi)容，介紹三維圖像的顯示和變換原理。然后，介紹三維設(shè)計(jì)的理論和方法，包括特征造型、參數(shù)化設(shè)計(jì)。最后，介紹常用的三維設(shè)計(jì)軟件。重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基本思想。難點(diǎn)：熟悉一種常用的三維設(shè)計(jì)軟件。第三章有限元法介紹與有限元法密切相關(guān)的彈性力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，小位移彈性理論的基本方程、小位移彈性理論中的能量概念。在此基礎(chǔ)上介紹有限元原理及其應(yīng)用。重點(diǎn)：掌握有限元法的基本思想、有限元法求解問(wèn)題的基本步驟。難點(diǎn)：有限元法求解問(wèn)題的基本步驟、單元?jiǎng)偠冉?、總體剛度矩陣集成方法。第四章優(yōu)化設(shè)計(jì)介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)概念、優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)常用的幾種基本方法：一維搜索的優(yōu)化方法、無(wú)約束優(yōu)化方法及約束優(yōu)化方法。重點(diǎn)：掌握優(yōu)化問(wèn)題的三要素，常用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：一維搜索方法、梯度法、牛頓法、共扼方向法、變尺度法、鮑威爾法、懲罰函數(shù)法。第五章可靠性設(shè)計(jì)從可靠性基本概念出發(fā)，介紹可靠度、產(chǎn)品失效形式、可靠性常用分布函數(shù)等，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹可靠性設(shè)計(jì)原理、機(jī)械靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)及機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等原理及方法。重點(diǎn)：掌握機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)方面的基本概念。難點(diǎn)：頻率直方圖，累計(jì)失效概率，可靠性，失效率，系統(tǒng)可靠性，應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論。第六章其它現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介介紹綠色設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)等其它現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用領(lǐng)域。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求上機(jī)內(nèi)容：1、三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用。2、在三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用有限元法分析結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。3、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)。四、教學(xué)方法與手段講授，多媒體演示，上機(jī)實(shí)驗(yàn)。五、教學(xué)學(xué)時(shí)分配章節(jié)與內(nèi)容課時(shí)作業(yè)量備注第一章概論2第二章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)4第三章有限元法4第四章優(yōu)化設(shè)計(jì)4第五章可靠性設(shè)計(jì)4第六章其它現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介4上機(jī)實(shí)驗(yàn)10合計(jì)32六、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1、考核方法：理論考試，上機(jī)考查。2、成績(jī)?cè)u(píng)定：平時(shí)占20%，理論考試占40%，上機(jī)考查占40%。七、教學(xué)參考資源1、參考書(shū)目：（1）王風(fēng)