(限選)汽車有限元應用技術（專業(yè)選修課程）課程教學大綱

PAGEPAGE8《汽車有限元應用技術》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱汽車有限元應用技術課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)選修課開課單位機械制造教研室授課學期第七學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課6上機學時26課內(nèi)實踐實驗學時課外學時16適用專業(yè)車輛工程是否雙語否先修課程本專業(yè)基礎課及核心課后續(xù)課程畢業(yè)設計二、課程簡介汽車有限元應用技術是一門理論及實踐性均較強的課程，且具有重要的工程應用意義，是車輛工程專業(yè)的一門重要專業(yè)方向課。通過學習該課程，使學生了解有限單元法的基本理論和基本概念；學會用離散方法求解微分方程，用有限元方法解決實際工程中的問題；掌握有限元方法的分析過程及基本公式推導；學生學習完本課程后能夠獨立使用有限元軟件，具備初步獨立解決簡單工程實際問題的能力，并且具備通過進一步自學解決復雜工程問題的能力。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標1.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案；課程目標2.能夠選擇和應用工程技術軟件工具，進行機械產(chǎn)品或系統(tǒng)的設計開發(fā)、模擬預測、工藝優(yōu)化等，并能理解其局限性；課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐三、教學主要內(nèi)容第一單元ANSYSWorkbench的建模方法（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容ANSYSWorkbench軟件中平面映射、曲面映射的建模方法；DM中的草繪及體操做方法；SpaceClaim模塊中的建模思路及方法。2.重點和難點重點：自底向上創(chuàng)建幾何模型，自頂向下創(chuàng)建幾何模型，布爾運算操作。難點：SpaceClaim抽取模型及截面定義。3.學生學習預期成果學生在老師的指導下自己上機熟悉ANSYSWorkbench軟件的相關命令，練習輸入和自己建立三維實體模型，并對復雜的結構進行有限元靜力學分析4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。第二單元有限元網(wǎng)格劃分（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制；延伸和掃掠生成有限元模型；直接通過節(jié)點和單元生成有限元模型、編號控制。2.重點和難點重點：網(wǎng)格劃分的控制，ANSYSWorkbench網(wǎng)格劃分工具；難點：自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制，延伸和掃掠生成有限元模型，直接通過節(jié)點和單元生成有限元模型，編號控制。3.學生學習預期成果掌握ANSYSWorkbench網(wǎng)格劃分工具，設定單元屬性，網(wǎng)格劃分的控制，自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制，直接通過節(jié)點和單元生成有限元模型等的方法。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。第三單元梁的靜力學分析（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容復雜梁模型的創(chuàng)建，鉸接梁模型的創(chuàng)建，Beam單元的使用方法。2.重點和難點重點：梁模型的有限元計算及分析；難點：扭轉(zhuǎn)梁模型的創(chuàng)建，Beam單元的運用。3.學生學習預期成果掌握ANSYSWorkbench進行靜力學分析的基本流程，掌握ANSYSWorkbench進行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結果后處理的方法，能針對具體問題進行合理分析并完成分析報告。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。第四單元非線性屈曲分析（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容幾何非線性分析的思路；線性特征值屈曲分析；基于初始缺陷的非線性屈曲分析；非線性后屈曲分析。2.重點和難點重點：幾何非線性分析的流程；線性特征值屈曲分析。難點：基于初始缺陷的非線性屈曲分析；非線性后屈曲分析。3.學生學習預期成果掌握ANSYSWorkbench進行非線性靜力學分析的流程與技巧，掌握ANSYSWorkbench進行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結果后處理的方法，能針對具體問題進行合理分析并完成分析報告。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。第五單元非線性接觸分析（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容機械結合面接觸設置方法；接觸分析基本流程；不同接觸設置的對比；接觸特性的提取與分析。2.重點和難點重點：接觸分析基本流程；難點：接觸特性的提取與分析。3.學生學習預期成果掌握ANSYSWorkbench進行非線性靜力學分析的流程與技巧，掌握ANSYSWorkbench進行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結果后處理的方法，能針對具體問題進行合理分析并完成分析報告。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。第六單元機架的模態(tài)分析（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容機架的模態(tài)分析。2.重點和難點重點：模態(tài)分析的流程和結果評估；難點：有預應力模態(tài)的分析流程。3.學生學習預期成果掌握模態(tài)分析的基本理論和基本概念；掌握模態(tài)分析的流程和結果評估；掌握有預應力模態(tài)的分析流程。掌握ANSYSWorkbench進行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結果后處理的方法，能針對具體問題進行合理分析并完成分析報告。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。第七單元機架的諧響應分析（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容機架的諧響應分析。2.重點和難點重點：ANSYSWorkbench諧響應分析基本流程；難點：諧響應分析的后處理及結果評估。3.學生學習預期成果掌握諧響應分析的基本理論和基本概念；掌握諧響應分析的流程和結果評估。掌握ANSYSWorkbench進行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結果后處理的方法，能針對具體問題進行合理分析并完成分析報告。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。第八單元齒輪傳動瞬態(tài)動力學分析（學時數(shù)：2學時）1.課程主要內(nèi)容齒輪傳動瞬態(tài)動力學分析。2.重點和難點重點：齒輪機構的連接方式與接觸設置，邊界條件設置，加載及網(wǎng)格劃分，后處理方法；難點：齒輪機構的連接方式與接觸設置。3.學生學習預期成果掌握動力學分析的基本流程，掌握ANSYSWorkbench進行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結果后處理的方法，能針對具體問題進行合理分析并完成分析報告。4.教學方式通過局域網(wǎng)設備進行教學演示，講思路、講方法、講重點，突出有限元方法在工程中應用的基本思路、強化從工程實際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強理論聯(lián)系實際，將科研中最新的優(yōu)化實例融入教學。激發(fā)學生自主學習積極性，充分利用課外時間熟悉軟件操作，提升有限元分析能力。通過小組討論的方式促進學生自主學習能力，激發(fā)學生的學習熱情。5.支撐課程目標課程目標2.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理和方法，正確表達復雜機械工程問題的解決方案。課程目標3.具備終身學習的基礎，掌握自主學習的方法和技能，了解拓展知識和能力的途徑。四、教學內(nèi)容、教學方式支撐課程目標匯總序號主要內(nèi)容主要教學方式學時分配課內(nèi)課外學時比例支撐課程目標1第一單元ANSYSWorkbench的建模方法上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、32第二單元有限元網(wǎng)格劃分上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、33第三單元梁的靜力學分析上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、34第四單元非線性屈曲分析上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、35第五單元非線性接觸分析上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、36第六單元機架的模態(tài)分析上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、37第七單元機架的諧響應分析上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、38第八單元齒輪傳動瞬態(tài)動力學分析上機演示+單獨輔導+小組討論21:1課程目標2、3五、課程考核及對課程目標的支撐課程成績構成及比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則支撐的課程目標平時作業(yè)成績100分占總評成績的40%課程作業(yè)100梁彎曲的理論解析方法；ANSYSWorkbench建模、分析流程；零件、機構的靜力學學分方法；機構的動力學分析方法等內(nèi)容。主要考核學生對各單元知識點的理解和掌握程度；每次作業(yè)按100分制單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績。課程目標1、2、3期末成績100分，占總評成績的60%專題設計100考查應用有限元方法及相關軟件解決工程問題的實踐能力、口頭和文字表達能力；最終考核的選題由教師給出，學生按要求完成相應的設計及分析任務并提交設計報告一份，最終完成答辯；滿分為100分。課程目標2、3考核標準如下表考核環(huán)節(jié)基本要求評價標準75-89分60-74分0-59分課程作業(yè)梁彎曲的理論解析方法；ANSYSWorkbench建模、分析流程；零件、機構的靜力學學分方法；機構的動力學分析方法等內(nèi)容。至少8次作業(yè)。（支撐課程目標1、2、3）按時交作業(yè)；基本概念正確、論述邏輯清楚；層次分明，語言規(guī)范。按時交作業(yè)；基本概念正確、論述基本清楚；語言較規(guī)范。按時交作業(yè)；基本概念基本正確；論述基本清楚；語言基本規(guī)范。不能按時交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；或者基本概念不清楚、論述不清楚。專題設計應用有限元方法及相關軟件解決工程問題，具體選題由教師給出。（支撐課程目標2、3）按時完成設計；設計方案正確；模型設計合理；分析結果準確；說明書完整、規(guī)范；