《有限元分析》課程教學(xué)大綱(本科)

《有限元分析》課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：081043111課程名稱：有限元分析英文名稱：FiniteElementAnalysis課程類型：專業(yè)課

課程要求：必修

學(xué)時(shí)/學(xué)分：32/2（講課學(xué)時(shí)：24實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0上機(jī)學(xué)時(shí)：8）

適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化一、 課程性質(zhì)與任務(wù)《有限元分析》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)平臺(tái)課。它的目的和任務(wù)是通過課程

學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握有限元分析的基礎(chǔ)理論知識(shí)及使用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的基本方法。本課

程在教學(xué)內(nèi)容方面著重基本知識(shí)、基本理論和基本分析方法的講解；在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面著重引

導(dǎo)學(xué)生采用MATLAB及ANSYS軟件解決具體的工程實(shí)際問題能力。二、 課程與其他課程的聯(lián)系本課程的先修課程有高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)。與機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械優(yōu)

化設(shè)計(jì)等后續(xù)專業(yè)課程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析等內(nèi)容相關(guān)聯(lián)。三、 課程教學(xué)目標(biāo)能將有限元的基本理論和方法用于解決實(shí)際的工程問題，建立有限元模型，并給出正確的

解答，為前期的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。（支撐畢業(yè)能力要求2.1,2.2）運(yùn)用本課程的知識(shí)對(duì)實(shí)際的工程問題，根據(jù)類比等方式獲得的分析結(jié)果提出機(jī)械產(chǎn)品的最

優(yōu)設(shè)計(jì)方案。（支撐畢業(yè)能力要求3.1,3.2,8.2）采用有限元方法對(duì)復(fù)雜的工程問題進(jìn)行分析，解釋結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出科學(xué)的研究結(jié)論。

（支撐畢業(yè)能力要求4.2,4.3,8.2）可以用MATLAB及ANSYS軟件對(duì)復(fù)雜的工程問題進(jìn)行分析，了解各軟件在分析不同問題

時(shí)的優(yōu)勢(shì)及局限性。（支撐畢業(yè)能力要求5.1,5.2）四'教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序

號(hào)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)

方式對(duì)應(yīng)課

程教學(xué)

目標(biāo)1一、基本概念1.1有限元的概念1.2有限元法的發(fā)展?fàn)顩r掌握有限元的一些基本概

念和基本原理、有限元分析的

基本步驟。了解有限元及有限元軟件

的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。2講授1、4

2二、彈性力學(xué)基本理論

2.1彈性力學(xué)的基本假設(shè)

2.2彈性力學(xué)平面問題

2.3彈性力學(xué)的基本方程掌握彈性力學(xué)的基本假設(shè)。掌握平面應(yīng)力問題及平面

應(yīng)變問題的有限元分析方法。掌握平衡微分方程、幾何方

程、物理方程、邊界條件及圣

維南原理。4講授13三、平面問題的有限元法3.1三角形單元3.2矩形單元3.3平面等參元3.4平面單元應(yīng)用分析掌握三角形單元的位移函

數(shù)、應(yīng)力與應(yīng)變矩陣、形函數(shù)、

單元?jiǎng)偠染仃嚰罢w剛度矩

陣。掌握矩形單元位移函數(shù)、應(yīng)

力與應(yīng)變矩陣、單元?jiǎng)偠染?/p>

陣。掌握等參元?jiǎng)偠染仃?。通過算例對(duì)平面單元進(jìn)行

比較分析。12講授1、2、34作業(yè):簡(jiǎn)單平面問題有限元求解掌握平面問題三角形單元

剛度矩陣及矩形單元?jiǎng)偠染?/p>

陣的推導(dǎo)過程。掌握有限元方法在具體工

程實(shí)際問題中的應(yīng)用。1、2、35上機(jī)1:平面三角形單元及矩形單元

程序編制掌握用MATLAB軟件編制

平面三角形單元有限元程序

并上機(jī)調(diào)試。掌握將之前編制的平面三

角形單元有限元程序改編成

平面矩形單元程序并上機(jī)調(diào)

試。4上機(jī)1、2、36四、空間問題的有限元法4.1空間軸對(duì)稱問題4.2四面體單元4.3高階體單元掌握空間軸對(duì)稱問題的位

移模式、單元應(yīng)變、單元應(yīng)力

及單元?jiǎng)偠染仃?。掌握四面體單元位移模式、

幾何方程及物理方程、單元?jiǎng)?/p>

度矩陣。了解高階體單元的分析方

法。4講授1、2、37上機(jī)2：空間四面體單元程序編制掌握用MATLAB軟件編制空

間四面體單元有限元程序并

上機(jī)調(diào)試。2上機(jī)1、2、38第五章ANSYS簡(jiǎn)介5.1ANSYS簡(jiǎn)介5.2網(wǎng)格劃分的基本原則5.3結(jié)構(gòu)靜力分析了解ANSYS基本模塊、

ANSYS典型分析過程。掌握網(wǎng)格劃分的步驟、菜單

操作及命令流實(shí)現(xiàn)。2講授3、4

3.掌握結(jié)構(gòu)靜力分析步驟，并

進(jìn)行實(shí)例分析。9上機(jī)3：ANSYS有限元軟件的使用掌握ANSYS軟件對(duì)平面帶孔

薄板結(jié)構(gòu)靜力分析。2上機(jī)3>4五、 其他教學(xué)環(huán)節(jié)無。六、 教學(xué)方法本課程以課堂教學(xué)為主，結(jié)合作業(yè)、上機(jī)等教學(xué)手段和形式完成課程教學(xué)任務(wù)。在課堂教學(xué)中，通過講授、提問、討論、演示等教學(xué)方法和手段讓學(xué)生理解有限元理論的基

本概念，基本原理和各種分析方法，強(qiáng)調(diào)有限元方法的工程應(yīng)用背景以及MATLAB、ANSYS軟

件在有限元分析中的應(yīng)用。七、 考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式本課程的成績(jī)由過程考核成績(jī)和期末筆試成績(jī)組成，其中過程考核包括平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)、作業(yè)

成績(jī)和上機(jī)成績(jī)?nèi)糠纸M成。平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)占比10%（學(xué)習(xí)態(tài)度及效果、課堂出勤及表現(xiàn)）；作

業(yè)成績(jī)占比10%；上機(jī)成績(jī)占比20%（共有2次上機(jī)，每次占比10%）。其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：平時(shí)表現(xiàn)：1（）%。主要考核學(xué)習(xí)態(tài)度及教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況，包括出勤及表現(xiàn)、小測(cè)驗(yàn)、回答問

題情況等。作業(yè)：10%。主要考核階段知識(shí)點(diǎn)的掌握程度?？己藭r(shí)間為講授18學(xué)時(shí)左右。上機(jī)成績(jī)：20%。主要考核階段知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，上機(jī)編制有限元程序的能力及使用有限元

軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單靜力問題分析的能力。主要安排在授課18學(xué)時(shí)、22學(xué)時(shí)左右。期末考試成績(jī)：60%。主要考核對(duì)有限元基本概念、基本分析方法的掌握程度。書面考試形式。題

型為1、填空題2、問答題3、計(jì)算題等?？荚嚂r(shí)間2學(xué)時(shí)。八、 教材及參考