《有限元方法》課程教學(xué)大綱

《有限元方法》課程教學(xué)大綱課程代碼：ABJD0308課程中文名稱：有限元方法課程英文名稱：MethodologyofFiniteElement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)，理論力學(xué)，材料力學(xué)。一、課程簡介有限元方法是一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。有限元方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，是一種具有重要經(jīng)濟(jì)意義和巨大潛力的先進(jìn)技術(shù)。本課程為機(jī)械類或相關(guān)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的選修課，其目的是使學(xué)生掌握有限元方法的基本概念和基本理論，掌握有限元分析的基本處理方法，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用有限元理論知識(shí)解決工程實(shí)踐的能力。二、教學(xué)基本內(nèi)容和要求第一章概論有限元的概述、有限元的發(fā)展及常用軟件介紹。重點(diǎn)：有限元基本概念和基本原理。第二章 彈性力學(xué)基本原理變形體的描述與變量定義、彈性體的基本假設(shè)和研究的基本技巧；應(yīng)力及其分量、力的平衡微分方程、位移和應(yīng)變以及位移和應(yīng)變的關(guān)系（幾何方程和物理方程）、虛功方程。重點(diǎn)：彈性力學(xué)的概念、彈性力學(xué)基本參數(shù)、彈性力學(xué)的基本方程。難點(diǎn)：彈性力學(xué)的基本假設(shè)和彈性力學(xué)基本方程。第三章 平面問題有限元法平面矩形板單元的剛度矩陣和應(yīng)用舉例、形狀函數(shù)、平面高次板單元的剛度矩陣、平面等參數(shù)單元的剛度矩陣、結(jié)構(gòu)總剛陣的特點(diǎn)和組集方法、邊界條件處理、載荷移置。重點(diǎn)：平面問題有限元的適用范圍和求解過程。難點(diǎn)：形狀函數(shù)，邊界條件。第四章 空間問題有限元法四面體單元、六面體單元和空間等參數(shù)單元，三維零件的有限元分析。重點(diǎn)：三維零件有限元分析的概念和基本步驟。第五章 常用工程機(jī)械的有限元分析對不同機(jī)械產(chǎn)品的零部件進(jìn)行三維造型，并進(jìn)行組裝，考慮接觸條件，加載各種實(shí)際工況邊界條件，對相應(yīng)產(chǎn)品的有限元模型進(jìn)行力學(xué)強(qiáng)度分析。重點(diǎn)：機(jī)械零件有限元分析的一般步驟。難點(diǎn)：零部件的裝配和接觸問題設(shè)置、各種邊界載荷的施加。第六章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題有限元分析簡介介紹動(dòng)力學(xué)方程的求解方法，結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用。重點(diǎn)：各種單元的動(dòng)力學(xué)方程，利用幾何剛度矩陣，計(jì)算動(dòng)力響應(yīng)。難點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)方程、單元質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣、特征值問題及其解法和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程的求解。第七章有限元軟件簡介介紹ANSYS或其它有限元軟件的使用。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及基本要求上機(jī)內(nèi)容：1、ANSYS或其它有限元軟件的安裝及基本操作。2、幾何模型的建立，單元定義，網(wǎng)格劃分。3、加載、求解與后處理操作練習(xí)。4、利用有限元軟件，分析機(jī)械零件的強(qiáng)度和剛度。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 彈性力學(xué)基本原理4第三章 平面問題有限元法4第四章 空間問題有限元法4第五章 常用工程機(jī)械的有限元分析4第六章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題有限元分析簡介2第七章有限元軟件簡介2上機(jī)實(shí)驗(yàn)10合計(jì)32六、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)1、考核方法：理論考試，上機(jī)考查2、成績評定：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