《焊接數(shù)值模擬》課程教學(xué)大綱

《焊接數(shù)值模擬》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101145123411課程名稱（中/英文）：焊接數(shù)值模擬/NumericalSimulationofWelding課程類別：專業(yè)選修課程學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：32理論學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：0適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程適用對(duì)象：本科先修課程：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、工程力學(xué)、焊接冶金學(xué)教學(xué)環(huán)境：多媒體教室開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介1.課程任務(wù)與目的《焊接數(shù)值模擬》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，主要講授有限差分法和有限元法的基本原理、有限差分法計(jì)算焊接成形過(guò)程溫度場(chǎng)的方法和應(yīng)用、有限元法求解過(guò)程及其在焊接成形過(guò)程中的應(yīng)用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了數(shù)值模擬技術(shù)在焊接技術(shù)與工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，掌握有限差分法和有限元法的概念、原理以及實(shí)施步驟、應(yīng)用案例，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。在課程教學(xué)過(guò)程中，注重學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)與人格養(yǎng)成，注重立德樹人，培育學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀領(lǐng)，傳承民族精神，恪守職業(yè)道德，激發(fā)學(xué)生工業(yè)興國(guó)、愛(ài)國(guó)熱情。2.對(duì)接培養(yǎng)的崗位能力了解焊接數(shù)值模擬的基本方法，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單焊接過(guò)程的數(shù)值模擬，并能夠?qū)δM的結(jié)果進(jìn)行有效的分析。為以后從事焊接領(lǐng)域教學(xué)、技術(shù)及研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使學(xué)生走向工作崗位后能夠更好地為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2]能夠綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)對(duì)焊接技術(shù)領(lǐng)域工程典型問(wèn)題進(jìn)行分析建模。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1]掌握焊接技術(shù)與工程相關(guān)的各類物理、化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，基于工程科學(xué)原理，通過(guò)文獻(xiàn)信息綜合或相關(guān)方法，分析焊接加工過(guò)程中的復(fù)雜工程問(wèn)題。2.課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，具體內(nèi)容如下教學(xué)目標(biāo)1：熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點(diǎn)，掌握運(yùn)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，具備將一般的焊接工程問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)值計(jì)算模型的能力。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2）教學(xué)目標(biāo)2：能夠根據(jù)焊接工程問(wèn)題和數(shù)值模擬技術(shù)的特點(diǎn)，選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定合理、可行的焊接數(shù)值模擬研究方案。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)4.1）四、教學(xué)課時(shí)安排（一）學(xué)時(shí)分配主題或知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐主題或知識(shí)點(diǎn)1緒論22001主題或知識(shí)點(diǎn)2溫度場(chǎng)的有限差分法88001、2主題或知識(shí)點(diǎn)3有限元法的基本原理1616001、2主題或知識(shí)點(diǎn)4溫度場(chǎng)的有限元法66001、2合計(jì)323200五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)主題或知識(shí)點(diǎn)1緒論1.教學(xué)內(nèi)容焊接物理過(guò)程的特點(diǎn)，焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容，數(shù)值模擬的基本概念，焊接數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，焊接數(shù)值模擬的意義。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們?cè)趯W(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點(diǎn)焊接物理過(guò)程的特點(diǎn)，焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容，數(shù)值模擬的基本概念。3.教學(xué)難點(diǎn)焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過(guò)程中采用案例式教學(xué)方法。主題或知識(shí)點(diǎn)2溫度場(chǎng)的有限差分法1.教學(xué)內(nèi)容熱傳遞的基本方式，傅里葉公式，導(dǎo)熱微分方程，有限差分法基本原理，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)差分方程，邊界節(jié)點(diǎn)差分方程，差分方程的穩(wěn)定性和收斂性，材料溫度場(chǎng)差分方程數(shù)值計(jì)算。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們?cè)趯W(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點(diǎn)導(dǎo)熱微分方程，有限差分法基本原理，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)差分方程，邊界節(jié)點(diǎn)差分方程，差分方程的穩(wěn)定性和收斂性。3.教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)差分方程，邊界節(jié)點(diǎn)差分方程。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過(guò)程中采用問(wèn)題討論式、案例式等教學(xué)方法。主題或知識(shí)點(diǎn)3有限元法的基本原理1.教學(xué)內(nèi)容有限元法的基本概念，有限元法的特點(diǎn)，彈性力學(xué)的基本方程，彈簧單元?jiǎng)偠确ǎ瑮U單元?jiǎng)偠染仃嚕瑮U單元坐標(biāo)變換及整體剛度矩陣的組裝，有限元分析的基本步驟，平面應(yīng)力和應(yīng)變問(wèn)題，空間應(yīng)力和應(yīng)變問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們?cè)趯W(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點(diǎn)彈簧單元?jiǎng)偠确?，桿單元?jiǎng)偠染仃?，桿單元坐標(biāo)變換及整體剛度矩陣的組裝，有限元分析的基本步驟。3.教學(xué)難點(diǎn)彈性力學(xué)的基本方程，桿單元坐標(biāo)變換及整體剛度矩陣的組裝。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過(guò)程中采用問(wèn)題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識(shí)點(diǎn)4溫度場(chǎng)的有限元法1.教學(xué)內(nèi)容一維熱傳導(dǎo)的有限元描述，二維熱傳導(dǎo)的有限元描述，熱傳導(dǎo)典型問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生樹立工匠精神，培養(yǎng)他們?cè)趯W(xué)習(xí)和工作中精益求精的態(tài)度，不斷提升自己的專業(yè)技能。2.教學(xué)重點(diǎn)一維熱傳導(dǎo)的有限元描述，二維熱傳導(dǎo)的有限元描述。3.教學(xué)難點(diǎn)二維熱傳導(dǎo)的有限元描述。4.教學(xué)方案設(shè)計(jì)（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時(shí)授課過(guò)程中采用問(wèn)題討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。六、學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定1.課程考核方式及比例本課程考核學(xué)生獲取知識(shí)的能力、應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)評(píng)測(cè)、課堂表現(xiàn)、期末論文等多種形式、多個(gè)階段的全過(guò)程考核，使學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定更加合理多樣，優(yōu)化課程評(píng)價(jià)體系，進(jìn)一步提升本課程教學(xué)效果。學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定表考核方式平時(shí)成績(jī)期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測(cè)驗(yàn)答辯項(xiàng)目小論文實(shí)驗(yàn)√√√成績(jī)比例%5205702.課程目標(biāo)考核方式評(píng)價(jià)權(quán)重課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核評(píng)價(jià)方式權(quán)重（%）過(guò)程性考核實(shí)驗(yàn)期末考試合計(jì)出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測(cè)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)2.2510025~4540~60教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)4.1510025~4540~60合計(jì)10200701003.成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無(wú)遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，能夠準(zhǔn)確回答問(wèn)題，并有自己獨(dú)到的見解。偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準(zhǔn)確回答問(wèn)題，并提出自己的見解。有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動(dòng)參加課堂討論，能夠回答問(wèn)題。有遲到、早退現(xiàn)象，偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關(guān)問(wèn)題。遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問(wèn)題。作業(yè)（20%）能夠獨(dú)立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量?jī)?yōu)秀，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題，并獲得正確結(jié)論能夠獨(dú)立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題，并獲得正確結(jié)論能夠獨(dú)立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題，并獲得有效結(jié)論基本能夠獨(dú)立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題的能力基本符合要求不能獨(dú)立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和理論解決問(wèn)題的能力課程教學(xué)目標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學(xué)目標(biāo)1非常熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點(diǎn)，非常熟練地掌握運(yùn)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，很好地具備將一般的焊接工程問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)值計(jì)算模型的能力。較好地熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點(diǎn)，熟練地掌握運(yùn)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，較好地具備將一般的焊接工程問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)值計(jì)算模型的能力。熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點(diǎn)，掌握運(yùn)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，具備將一般的焊接工程問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)值計(jì)算模型的能力?；臼煜ず附訑?shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點(diǎn)，基本掌握運(yùn)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，基本具備將一般的焊接工程問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)值計(jì)算模型的能力。不熟悉焊接數(shù)值模擬的基本理論和有限差分法、有限元法的特點(diǎn)，不能掌握運(yùn)用有限差分法和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬的基本步驟，不具備將一般的焊接工程問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)值計(jì)算模型的能力。教學(xué)目標(biāo)2能夠非常熟練地選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定合理、可行的焊接數(shù)值模擬研究方案。能夠熟練地選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定合理、可行的焊接數(shù)值模擬研究方案。能夠選擇合適的數(shù)值模擬方法，確定可行的焊接數(shù)值模擬研究方案?；灸軌蜻x擇合適的數(shù)值模擬方法，基本能夠確定焊接數(shù)值模擬研究方案。不能選擇合適的數(shù)值模擬方法，不能確定焊接數(shù)值模擬研究方案。七、教材、參考書目、重要文獻(xiàn)以及課程網(wǎng)絡(luò)資源建議教材：（1）辛啟斌主編.材料成形計(jì)算機(jī)模擬.第二版.冶金工業(yè)出版社,2013（2）武傳松主編.