《現代設計方法》課程教學大綱

《現代設計方法》課程教學大綱課程代碼：ABJD0316課程中文名稱：現代設計方法課程英文名稱：ModernDesignMethodology課程性質：選修課程學分數：2課程學時數：32授課對象：機械設計及其自動化專業(yè)本課程的前導課程：高等數學，線性代數，機械原理，機械設計，計算機輔助設計。一、課程簡介現代設計方法是機械設計、制造及其自動化本科專業(yè)的一門專業(yè)選修課，以產品設計為對象，以計算機為手段，運用工程設計的新理論和新方法，使計算結果達到最優(yōu)化，使設計過程實現高效化和自動化。本課程重點介紹計算機輔助設計、有限元法、優(yōu)化設計和可靠性設計，對其它現代設計方法作簡單介紹。目的是使學生在較少的學時內，了解現代設計與傳統(tǒng)設計的聯系與區(qū)別，采用現代設計方法解決生產實際問題，并初步掌握某些現代設計方法在機電工程中的應用。二、教學基本內容和要求第一章概論介紹現代設計方法的基本概念、研究的主要內容與特點。介紹創(chuàng)新思維與技法、原理與結構方案設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元分析方法等現代設計方法，使讀者對現代設計方法首先有一個總體概括的了解。重點：現代機械設計方法的研究目標和學習方法。第二章計算機輔助設計介紹計算機圖形學方面的基本內容，介紹三維圖像的顯示和變換原理。然后，介紹三維設計的理論和方法，包括特征造型、參數化設計。最后，介紹常用的三維設計軟件。重點：計算機圖形學的基本原理，計算機輔助設計的基本思想。難點：熟悉一種常用的三維設計軟件。第三章有限元法介紹與有限元法密切相關的彈性力學基礎知識，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。在此基礎上介紹有限元原理及其應用。重點：掌握有限元法的基本思想、有限元法求解問題的基本步驟。難點：有限元法求解問題的基本步驟、單元剛度建立、總體剛度矩陣集成方法。第四章優(yōu)化設計介紹優(yōu)化設計概念、優(yōu)化設計的數學基礎，在此基礎上進一步介紹優(yōu)化設計常用的幾種基本方法：一維搜索的優(yōu)化方法、無約束優(yōu)化方法及約束優(yōu)化方法。重點：掌握優(yōu)化問題的三要素，常用的優(yōu)化設計方法。難點：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、懲罰函數法。第五章可靠性設計從可靠性基本概念出發(fā)，介紹可靠度、產品失效形式、可靠性常用分布函數等，在此基礎上，進一步介紹可靠性設計原理、機械靜強度可靠性設計及機械系統(tǒng)可靠性設計等原理及方法。重點：掌握機械可靠性設計方面的基本概念。難點：頻率直方圖，累計失效概率，可靠性，失效率，系統(tǒng)可靠性，應力強度干涉理論。第六章其它現代設計方法簡介介紹綠色設計、快速響應設計、并行設計等其它現代設計方法。重點：常用的現代設計方法及其應用領域。三、實驗教學內容及基本要求上機內容：1、三維設計軟件的應用。2、在三維設計的基礎上，利用有限元法分析結構的強度和剛度。3、機械優(yōu)化設計。四、教學方法與手段講授，多媒體演示，上機實驗。五、教學學時分配章節(jié)與內容課時作業(yè)量備注第一章概論2第二章計算機輔助設計4第三章有限元法4第四章優(yōu)化設計4第五章可靠性設計4第六章其它現代設計方法簡介4上機實驗10合計32六、考核方式與成績評定標準1、考核方法：理論考試，上機考查。2、成績評定：平時占20%，理論考試占40%，上機考查占40%。七、教學參考資源1、參考書目：（1）王風