(限選)汽車有限元應(yīng)用技術(shù)（專業(yè)選修課程）課程教學(xué)大綱

PAGEPAGE8《汽車有限元應(yīng)用技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱汽車有限元應(yīng)用技術(shù)課程編號(hào)課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)選修課開課單位機(jī)械制造教研室授課學(xué)期第七學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/32課內(nèi)學(xué)時(shí)32理論授課6上機(jī)學(xué)時(shí)26課內(nèi)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課外學(xué)時(shí)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(chǔ)課及核心課后續(xù)課程畢業(yè)設(shè)計(jì)二、課程簡(jiǎn)介汽車有限元應(yīng)用技術(shù)是一門理論及實(shí)踐性均較強(qiáng)的課程，且具有重要的工程應(yīng)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(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生了解有限單元法的基本理論和基本概念；學(xué)會(huì)用離散方法求解微分方程，用有限元方法解決實(shí)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(dǎo)；學(xué)生學(xué)習(xí)完本課程后能夠獨(dú)立使用有限元軟件，具備初步獨(dú)立解決簡(jiǎn)單工程實(shí)際問題的能力，并且具備通過進(jìn)一步自學(xué)解決復(fù)雜工程問題的能力。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)1.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案；課程目標(biāo)2.能夠選擇和應(yīng)用工程技術(shù)軟件工具，進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)、模擬預(yù)測(cè)、工藝優(yōu)化等，并能理解其局限性；課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐三、教學(xué)主要內(nèi)容第一單元ANSYSWorkbench的建模方法（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）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(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：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(yùn)算操作。難點(diǎn)：SpaceClaim抽取模型及截面定義。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自己上機(jī)熟悉ANSYSWorkbench軟件的相關(guān)命令，練習(xí)輸入和自己建立三維實(shí)體模型，并對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。第二單元有限元網(wǎng)格劃分（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）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(diǎn)和單元生成有限元模型、編號(hào)控制。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：網(wǎng)格劃分的控制，ANSYSWorkbench網(wǎng)格劃分工具；難點(diǎn)：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(diǎn)和單元生成有限元模型，編號(hào)控制。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握ANSYSWorkbench網(wǎng)格劃分工具，設(shè)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(diǎn)和單元生成有限元模型等的方法。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。第三單元梁的靜力學(xué)分析（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容復(fù)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(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：梁模型的有限元計(jì)算及分析；難點(diǎn)：扭轉(zhuǎn)梁模型的創(chuàng)建，Beam單元的運(yùn)用。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行靜力學(xué)分析的基本流程，掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結(jié)果后處理的方法，能針對(duì)具體問題進(jìn)行合理分析并完成分析報(bào)告。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。第四單元非線性屈曲分析（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）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(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：幾何非線性分析的流程；線性特征值屈曲分析。難點(diǎn)：基于初始缺陷的非線性屈曲分析；非線性后屈曲分析。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行非線性靜力學(xué)分析的流程與技巧，掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結(jié)果后處理的方法，能針對(duì)具體問題進(jìn)行合理分析并完成分析報(bào)告。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。第五單元非線性接觸分析（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容機(jī)械結(jié)合面接觸設(shè)置方法；接觸分析基本流程；不同接觸設(shè)置的對(duì)比；接觸特性的提取與分析。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：接觸分析基本流程；難點(diǎn)：接觸特性的提取與分析。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行非線性靜力學(xué)分析的流程與技巧，掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結(jié)果后處理的方法，能針對(duì)具體問題進(jìn)行合理分析并完成分析報(bào)告。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。第六單元機(jī)架的模態(tài)分析（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容機(jī)架的模態(tài)分析。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：模態(tài)分析的流程和結(jié)果評(píng)估；難點(diǎn)：有預(yù)應(yīng)力模態(tài)的分析流程。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)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(jié)果評(píng)估；掌握有預(yù)應(yīng)力模態(tài)的分析流程。掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結(jié)果后處理的方法，能針對(duì)具體問題進(jìn)行合理分析并完成分析報(bào)告。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。第七單元機(jī)架的諧響應(yīng)分析（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容機(jī)架的諧響應(yīng)分析。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：ANSYSWorkbench諧響應(yīng)分析基本流程；難點(diǎn)：諧響應(yīng)分析的后處理及結(jié)果評(píng)估。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握諧響應(yīng)分析的基本理論和基本概念；掌握諧響應(yīng)分析的流程和結(jié)果評(píng)估。掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結(jié)果后處理的方法，能針對(duì)具體問題進(jìn)行合理分析并完成分析報(bào)告。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。第八單元齒輪傳動(dòng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容齒輪傳動(dòng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：齒輪機(jī)構(gòu)的連接方式與接觸設(shè)置，邊界條件設(shè)置，加載及網(wǎng)格劃分，后處理方法；難點(diǎn)：齒輪機(jī)構(gòu)的連接方式與接觸設(shè)置。3.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握動(dòng)力學(xué)分析的基本流程，掌握ANSYSWorkbench進(jìn)行模型創(chuàng)建、材料編輯、網(wǎng)格劃分、邊界加載以及結(jié)果后處理的方法，能針對(duì)具體問題進(jìn)行合理分析并完成分析報(bào)告。4.教學(xué)方式通過局域網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行教學(xué)演示，講思路、講方法、講重點(diǎn)，突出有限元方法在工程中應(yīng)用的基本思路、強(qiáng)化從工程實(shí)際的分析到問題的模型創(chuàng)建及求解思路與過程，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，將科研中最新的優(yōu)化實(shí)例融入教學(xué)。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，充分利用課外時(shí)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(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理和方法，正確表達(dá)復(fù)雜機(jī)械工程問題的解決方案。課程目標(biāo)3.具備終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，掌握自主學(xué)習(xí)的方法和技能，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。四、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)匯總序號(hào)主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時(shí)分配課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例支撐課程目標(biāo)1第一單元ANSYSWorkbench的建模方法上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、32第二單元有限元網(wǎng)格劃分上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、33第三單元梁的靜力學(xué)分析上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、34第四單元非線性屈曲分析上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、35第五單元非線性接觸分析上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、36第六單元機(jī)架的模態(tài)分析上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、37第七單元機(jī)架的諧響應(yīng)分析上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、38第八單元齒輪傳動(dòng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析上機(jī)演示+單獨(dú)輔導(dǎo)+小組討論21:1課程目標(biāo)2、3五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)構(gòu)成及比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則支撐的課程目標(biāo)平時(shí)作業(yè)成績(jī)100分占總評(píng)成績(jī)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(jī)構(gòu)的靜力學(xué)學(xué)分方法；機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析方法等內(nèi)容。主要考核學(xué)生對(duì)各單元知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度；每次作業(yè)按100分制單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)最終成績(jī)。課程目標(biāo)1、2、3期末成績(jī)100分，占總評(píng)成績(jī)的60%專題設(shè)計(jì)100考查應(yīng)用有限元方法及相關(guān)軟件解決工程問題的實(shí)踐能力、口頭和文字表達(dá)能力；最終考核的選題由教師給出，學(xué)生按要求完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)及分析任務(wù)并提交設(shè)計(jì)報(bào)告一份，最終完成答辯；滿分為100分。課程目標(biāo)2、3考核標(biāo)準(zhǔn)如下表考核環(huán)節(jié)基本要求評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)的靜力學(xué)學(xué)分方法；機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析方法等內(nèi)容。至少8次作業(yè)。（支撐課程目標(biāo)1、2、3）按時(shí)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(shí)交作業(yè)；基本概念正確、論述基本清楚；語言較規(guī)范。按時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)應(yīng)用有限元方法及相關(guān)軟件解決工程問題，具體選題由教師給出。（支撐課程目標(biāo)2、3）按時(shí)完成設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方案正確；模型設(shè)計(jì)合理；分析結(jié)果準(zhǔn)確；說明書完整、規(guī)范；