《塑性成形计算机模拟》课程简介与教学大纲

《塑性成形计算机模拟》课程简介课程编号：01054021课程名称：塑性成形计算机模拟/Numericalsimulationofplasticdeformation学分：2学时：32（课内实验(践)：上机：8课外实践：0）适用专业：材料成型及控制工程建议修读学期：6开课单位：冶金工程学院材料成型及控制工程系课程负责人考核方式与成绩评定标准：课程考核采用百分制。课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合方式，平时成绩30%，平时成绩由作业、出勤和上机实验情况确定；期终考核采用闭卷考试方式，期终考试成绩占课程考核成绩的70%。先修课程：高等数学，线性代数，工程力学，塑性成型理论I，塑性加工学I（轧制）教材与主要参考书目：主要教材：LiShengzhi.FEMSimulationandSoftwareMSC.Autoforge[M].合肥：中国科技大学出版社，2012.参考书目：1、RobertDCooketal.ConceptsandApplicationsofFiniteElementAnalysis(4thedition).JohnWiley&Sons,Inc.,NewYork,20022、CarlosA.Felippa,IntroductiontoFiniteElementMethods.UniversityofColoradoatBoulder,USA.Fall,2002内容概述：中文：塑性成形计算机模拟是材料成型及控制工程专业本科生的重要基础课之一。本课程包括两部分：第一部分介绍有限单元法。课程以简单的力学问题为例介绍有限元法的基本概念，继而讨论一维杆单元、二维平面单元和三维实体单元在结构分析中的应用。课程第二部分介绍功能强大的非线性分析软件MSC.Autoforge并通过实例展示如何使用该软件模拟金属成形过程。贯穿课程始终的是强调对有限元法的正确运用。通过本课程的学习，了解有限元法基本原理和方法，以及在若干问题求解中的应用，进而将重点放在加深对该方法的了解，从而应对更为复杂问题。期望学生基于应用经历和对软件的熟悉，既理解相关术语，而且能较为熟练地运用有限元法。英文：NumericalsimulationofplasticdeformationisoneoftheimportantbasiccoursesforundergraduatestudentsmajoredinMaterialsFormingandControllingEngineering.Thiscoursecoverstwoparts.Part1isintendedtointroducethefiniteelementmethod(FEM)whichcoversthebasicconceptsintheFEMusingthesimplestmechanicsproblemsasexamples,andleadtothediscussionsandapplicationsofthe1-Dbarandbeam,2-Dplaneand3-Dsolidelementsetc.,intheanalysesofstructures.Part2isdesignedtointroduceandshowhowtouseMSC.AutoForge,oneofpowerfulnonlinearanalysissoftware,tosimulateatypicalprocessofmetalformingbothmechanicallyandthermo-mechanically.TheproperusageoftheFEM,asapopularnumericaltoolinengineering,isemphasizedthroughoutthecourse.AttheendofthiscoursestudentsshouldhaveaclearunderstandingofthefundamentalsoftheFEmethod,theunderlyingmathematicsanditsapplicationtoseveralproblemsofinterest.Asasecondlevelclass,thefocuswillbeondevelopingadeeperunderstandingofthemethod,asneededforapplyingittomorecomplexproblems.Furthermoreitishopedthatthestudentwillgainfamiliaritywiththeterminologyandtheapplication-basedexperiencethatwillmakeitacompetentuserofthevastarrayofFEM-basedanalysispackagesthatareavailable.

《塑性成形计算机模拟》教学大纲课程名称：塑性成形计算机模拟/Numericalsimulationofplasticdeformation课程编号：01054021学分/学时：2学分/32学时(课内实验(践)：0学时，上机：8学时，课外实践：0学时)开课学期：第6学期先修课程：高等数学，线性代数，工程力学，塑性成型理论I，塑性加工学I(轧制)后继课程：成型过程模拟课程设计，毕业设计(论文)开课单位：冶金工程学院材料成型及控制工程系一、课程性质和教学目标【课程性质】有限元法在工程领域的应用已十分广泛，并且已成为材料成形问题分析的主要手段，从事材料成型及控制工程专业的本科生必须掌握这一现代分析技术。本课程是材料成型及控制工程专业本科生的必修课程(双语课)，主要介绍有限元法的基本概念和理论。【教学目标】通过本课程的学习，让学生了解有限元的基本原理、方法及应用，熟悉著名仿真软件MSC.Autoforge的功能及在塑性成形分析中应用，为后续毕业设计(论文)以及日后产品和技术开发打下基础。通过课程学习掌握有限元法的基本原理和方法、著名软件MSC.Autoforge的功能及应用，再通过实训，掌握Autoforge的使用方法，能够针对典型金属塑性成形问题进行建模、参数设置、后处理等。【对应毕业设计要求】使用现代工具5-2、沟通10-1。具体要求如下：(1)掌握材料成形模拟方法(指标点5-2)；(2)具有国际视野和跨文化交流的能力(指标点10-1)。二、教学内容、基本要求及学时分配塑性成形计算机模拟课程包括两部分：第一部分介绍有限单元法，以简单的力学问题为例介绍有限元法的基本概念，继而讨论一维杆单元、二维平面单元和三维实体单元在结构分析中的应用；第二部分介绍功能强大的非线性分析软件MSC.Autoforge并通过实例展示如何使用该软件模拟金属成形过程。贯穿课程始终的是强调对有限元法的正确运用。通过本课程的学习，了解有限元法基本原理和方法，以及在若干问题求解中的应用，进而将重点放在加深对该方法的理解，从而为解决更为复杂的工程问题打下基础。课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注Ch1:Introduction4001.I.BasicConceptsC☆21.2SpringElementB2Ch.2:BarandBeamElements4002.1LinearStaticAnalysisA12.2BarElementA22.3BeamElementC△1Ch.3:Two-DimensionalProblems6003.1ReviewoftheBasicTheoryB☆23.2FiniteElementsfor2-DProblemsA☆4Ch.4:FiniteElementModelingandSolutionTechniques2004.1SymmetryA☆4.2NatureofFiniteElementSolutionsB☆4.3NumericalErrorC4.4ConvergenceofFESolutionsB☆△Ch.5:PlateandShellElements2005.1PlateTheoryC△5.2PlateElementsC△5.3ShellsandShellElementsC☆△Ch.6:SolidElementsfor3-DProblems2006.1FiniteElementFormulationC△6.2Typical3-DSolidElementsA☆△Ch.7:ThermalAnalysis2007.1TemperatureFieldB7.2ThermalStressAnalysisB△Ch.8:CodeMSC.AutoForgeandItsUsage2088.1IntroductionandPreprocessingA☆△18.2SolvingandPostprocessingA☆△18.3MixLab.UsingCodeMSC.AutoForgeA☆△8(教学要求：A—熟练掌握；B—掌握；C—了解)三、实习、实验项目及学时分配(1)中厚板轧制过程仿真8学时四、教学方法与教学手段本课程本课程教学过程分理论教学和上机实验教学，理论教学主要采用课堂授课方式，并采用多媒体教学手段。五、考核方式与成绩评定标准本课程考核采用考试与平时作业、上机实验相结合的形式。考核成绩由平时成绩(由平时作业、上机实验)与期末考试成绩组成。考核环节评价环节评估毕业要求平时成绩(30分)作业1~作业310-1上机实验5-2期末考试(70分)期末考试5-2六、教材与参考书目主要教材：LiShengzhi.FEMSimulationandSoftwareMSC.Autoforge[M].合肥：中国科技大学出版社，2012.参考书目1、RobertDCook,etal.ConceptsandApplicationsofFiniteElementAnalysis(4thedition)[M].