现代机械设计方法-见习机械设计工程师资格考试课件

见习机械设计工程师资格考试现代机械设计方法1见习机械设计工程师资格考试现代机械设计方法1了解创新设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计等方法的原理、功能、特点与工程应用。掌握四种设计方法中涉及到的主要概念、主要模型、基本方法。具有完整地运用这些方法解决简单工程实际问题的能力。总体要求《现代机械设计方法》考试大纲2了解创新设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计等方法的原理、考试内容和要求创新设计有限元方法与软件应用1.1基本概念1.2冲突及其解决原理1.3利用技术进化模式2.1基本思想2.2弹性力学基本理论2.3弹性力学有限元法2.4设计分析若干问题2.5有限元分析软件3.1基本概念3.2优化设计数学模型3.3优化设计数学基础3.4无约束优化方法3.5有约束优化方法3.6机械优化设计应用4.1可靠性度量指标4.2常用概率分布4.3零件可靠性设计4.4机械系统的可靠性优化设计可靠性设计3考试内容和要求创新设计有限元方法与软件应用1.1基本概念1考试题型和比例题型单项选择题填空题简答题分析计算题综合应用题合计每题分值1145笔试：8分，7分机考：10分，15分题数创新2417题/10分有限元1052（机考10分题、15分题各1）笔试：15题/15分机考：2题/25分优化41311（8分题）10题/30分可靠性4111（7分题）7题/20分小计20题10题5题2题笔试：2题机考：2题笔试：39题机考：2题合计分值20分10分20分10分笔试：15分机考：25分75(笔试)＋25(机考)参考书4考试题型和比例题型单项填空题简答题分析计算题综合应用题合辅导学时安排第Ⅰ部分创新设计2学时第Ⅱ部分有限元方法与软件应用6学时第Ⅲ部分优化设计4学时第Ⅳ部分可靠性设计6学时ANSYS软件应用10学时总学时28学时辅导内容简述5辅导学时安排第Ⅰ部分创新设计2学时第Ⅱ部分有限元方法与软第1篇创新设计——TRIZ理论

了解创新设计的基本概念、基本思想、代表性方法及应用。掌握创造、创新、发明以及创新设计等基本概念与相关的基本方法。辅导目标——6第1篇创新设计——TRIZ理论了解创新设计的基本概念、第1章创新设计的基本理论辅导要点——常规设计－创新设计；创新设计的特征；TRIZ的核心、主要内容；TRIZ解决发明创造问题的一般方法；发明创造的等级划分。7第1章创新设计的基本理论辅导要点——常规设计－创新设计；第2章设计中的冲突及其解决原理辅导要点——冲突及其分类；物理冲突及其类型、解决原理（4种分离原理）；技术冲突的描述、一般化处理、解决原理（39个工程参数，40个解决原理）；冲突矩阵及其应用。8第2章设计中的冲突及其解决原理辅导要点——冲突及其分类；第3章利用技术进化模式实现创新辅导要点——技术进化模式与进化路线的可传递性；产品或技术的变化阶段；11种技术系统进化模式。9第3章利用技术进化模式实现创新辅导要点——技术进化模式与第2篇有限元方法与ANSYS软件了解有限元法的基本思想、特点与应用领域。掌握弹性力学的基本假设、基本概念和基本方程，熟练掌握平面问题的基本理论，理解弹性力学中的能量原理。熟悉有限元法求解问题的基本步骤，能够综合运用有关知识与方法，对简单分析对象进行有限元建模和对有限元分析结果进行基本分析。针对工程实际对象有限元分析中经常遇到的一些典型问题，能够运用所学知识，进行模型简化并合理建模。能够独立上机操作，应用一种通用有限元软件完整地进行简单的工程实际问题的应力与变形分析、计算。辅导目标——10第2篇有限元方法与ANSYS软件了解有限元法的基本思想、第5章弹性力学有限元法的基本思想和特点辅导要点——弹性力学的任务、研究对象、解决问题的方法；有限元法的基本思想和特点；有限元法的应用领域。11第5章弹性力学有限元法的基本思想和特点辅导要点——弹性力第6章弹性力学的基本理论辅导要点——弹性力学中的基本假设；弹性力学中的7个基本概念；弹性力学的基本方程（平衡微分方程，几何方程，物理方程）及边界条件（方程不用记）；平面应力问题，平面应变问题（方程数）；弹性力学中的能量原理。12第6章弹性力学的基本理论辅导要点——弹性力学中的基本假设第7章弹性力学有限元法辅导要点——有限元法求解问题的基本步骤；单元类型及其特点与适应场合；单元分析（插值函数，载荷移置，单元刚度矩阵及其性质）（方程不用记）；整体分析（结构刚度矩阵、单元节点变换矩阵及其特点）；边界约束条件的处理；求解、计算结果的整理和有限元后处理。13第7章弹性力学有限元法辅导要点——有限元法求解问题的基本第8章有限元设计分析中的若干问题辅导要点——有限元法建模的准则；边界条件的处理；连接条件的处理；简化计算的措施。14第8章有限元设计分析中的若干问题辅导要点——有限元法建模第9章有限元分析软件辅导要点——ANSYS软件的应用，上机实践；实例分析：定义文件名；定义单元类型；设置材料属性；建立几何模型；选择单元；单元划分；施加载荷；施加约束；应力、应变求解；结果浏览；多练习，适应机考。15第9章有限元分析软件辅导要点——ANSYS软件的应用，上第3篇优化设计了解优化设计概念的基本含义和机械优化设计的一般过程。了解机械优化设计建立数学模型的一般过程，掌握优化问题数学模型中的基本概念，并能在实践中运用。了解有关的数学概念，掌握函数极值的判别方法等。掌握一维搜索方法，以及常用的无约束问题的求解方法，了解其求解的基本方法和步骤，能够通过编程进行机械优化设计问题的计算机求解。掌握最基本的约束问题优化设计方法——惩罚函数法。熟悉机械优化设计的一般步骤和要注意的问题，掌握机械优化设计的一般方法。辅导目标——16第3篇优化设计了解优化设计概念的基本含义和机械优化设计的第10章概述辅导要点——优化设计概念，分类；函数优化问题的描述；参数优化设计的主要内容；机械优化设计的一般过程。17第10章概述辅导要点——优化设计概念，分类；17第11章优化设计问题的数学模型辅导要点——优化设计数学模型概念，标准格式，建模注意事项；设计变量及其类型；目标函数及其类型；约束条件及其类型，等式约束数量的限制；优化设计问题的基本解法，优化准则法、数学规划法的基本思想；结合简单机械设计问题，建立优化数学模型。18第11章优化设计问题的数学模型辅导要点——优化设计数学模第12章优化设计的数学基础辅导要点——等值线（面）概念，类型，等值线分布规律与函数值变化规律之间的定性关系；二次型函数的特点，正定、负定、半正定、半负定和不定的判别条件；方向导数与梯度概念与性质；共轭方向概念；函数极值的判别；局部最优解、全局最优解及其条件，常用终止准则。19第12章优化设计的数学基础辅导要点——等值线（面）概念，第13章无约束问题的优化设计方法辅导要点——一维搜索方法的基本思想：确定搜索区间的外推法、缩短搜索区间的消去法、黄金分割法、二次插值法的特点；最速下降法、共轭梯度法、牛顿法、变尺度法、坐标轮换法、Powell法等的基本思想和特点。20第13章无约束问题的优化设计方法辅导要点——一维搜索方法第14章约束问题的优化设计方法辅导要点——内点惩罚函数法、外点惩罚函数法、混合惩罚函数法的基本思想。目标函数的构造。21第14章约束问题的优化设计方法辅导要点——内点惩罚函数法第15章机械优化设计的应用辅导要点——机械优化设计的一般步骤；简单优化设计问题的具体处理。22第15章机械优化设计的应用辅导要点——机械优化设计的一般第4篇可靠性设计理解可靠性的基本概念和定义，熟悉可靠性的基本指标及其含义。了解6个常用概率分布的特点及适用场合。熟悉应力强度干涉模型，掌握机械零件可靠性设计的一般方法。掌握串、并联系统的可靠性模型，以及对串、并联系统进行可靠性分配的基本方法。辅导目标——23第4篇可靠性设计理解可靠性的基本概念和定义，熟悉可靠性的第16章产品可靠性及其度量指标辅导要点——可靠性与可靠性设计概念；可靠性问题的统计描述，统计学参数；产品可靠性基本指标及其含义；指标参数计算；可靠性设计的一般程序。24第16章产品可靠性及其度量指标辅导要点——可靠性与可靠性第17章可靠性设计中常用的概率分布辅导要点——6种分布的特点及适应场合。25第17章可靠性设计中常用的概率分布辅导要点——6种分布的第18章机械零件可靠性设计辅导要点——应力强度干涉模型；机械零件可靠性设计的一般方法；简单实例计算。26第18章机械零件可靠性设计辅导要点——应力强度干涉模型；第19章机械系统的可靠性辅导要点——串、并联系统及其可靠性模型；串、并联系统可靠性分配；实例计算。结束27第19章机械系统的可靠性辅导要点——串、并联系统及其可靠见习机械设计工程师资格考试现代机械设计方法28见习机械设计工程师资格考试现代机械设计方法1了解创新设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计等方法的原理、功能、特点与工程应用。掌握四种设计方法中涉及到的主要概念、主要模型、基本方法。具有完整地运用这些方法解决简单工程实际问题的能力。总体要求《现代机械设计方法》考试大纲29了解创新设计、有限元分析、优化设计、可靠性设计等方法的原理、考试内容和要求创新设计有限元方法与软件应用1.1基本概念1.2冲突及其解决原理1.3利用技术进化模式2.1基本思想2.2弹性力学基本理论2.3弹性力学有限元法2.4设计分析若干问题2.5有限元分析软件3.1基本概念3.2优化设计数学模型3.3优化设计数学基础3.4无约束优化方法3.5有约束优化方法3.6机械优化设计应用4.1可靠性度量指标4.2常用概率分布4.3零件可靠性设计4.4机械系统的可靠性优化设计可靠性设计30考试内容和要求创新设计有限元方法与软件应用1.1基本概念1考试题型和比例题型单项选择题填空题简答题分析计算题综合应用题合计每题分值1145笔试：8分，7分机考：10分，15分题数创新2417题/10分有限元1052（机考10分题、15分题各1）笔试：15题/15分机考：2题/25分优化41311（8分题）10题/30分可靠性4111（7分题）7题/20分小计20题10题5题2题笔试：2题机考：2题笔试：39题机考：2题合计分值20分10分20分10分笔试：15分机考：25分75(笔试)＋25(机考)参考书31考试题型和比例题型单项填空题简答题分析计算题综合应用题合辅导学时安排第Ⅰ部分创新设计2学时第Ⅱ部分有限元方法与软件应用6学时第Ⅲ部分优化设计4学时第Ⅳ部分可靠性设计6学时ANSYS软件应用10学时总学时28学时辅导内容简述32辅导学时安排第Ⅰ部分创新设计2学时第Ⅱ部分有限元方法与软第1篇创新设计——TRIZ理论

了解创新设计的基本概念、基本思想、代表性方法及应用。掌握创造、创新、发明以及创新设计等基本概念与相关的基本方法。辅导目标——33第1篇创新设计——TRIZ理论了解创新设计的基本概念、第1章创新设计的基本理论辅导要点——常规设计－创新设计；创新设计的特征；TRIZ的核心、主要内容；TRIZ解决发明创造问题的一般方法；发明创造的等级划分。34第1章创新设计的基本理论辅导要点——常规设计－创新设计；第2章设计中的冲突及其解决原理辅导要点——冲突及其分类；物理冲突及其类型、解决原理（4种分离原理）；技术冲突的描述、一般化处理、解决原理（39个工程参数，40个解决原理）；冲突矩阵及其应用。35第2章设计中的冲突及其解决原理辅导要点——冲突及其分类；第3章利用技术进化模式实现创新辅导要点——技术进化模式与进化路线的可传递性；产品或技术的变化阶段；11种技术系统进化模式。36第3章利用技术进化模式实现创新辅导要点——技术进化模式与第2篇有限元方法与ANSYS软件了解有限元法的基本思想、特点与应用领域。掌握弹性力学的基本假设、基本概念和基本方程，熟练掌握平面问题的基本理论，理解弹性力学中的能量原理。熟悉有限元法求解问题的基本步骤，能够综合运用有关知识与方法，对简单分析对象进行有限元建模和对有限元分析结果进行基本分析。针对工程实际对象有限元分析中经常遇到的一些典型问题，能够运用所学知识，进行模型简化并合理建模。能够独立上机操作，应用一种通用有限元软件完整地进行简单的工程实际问题的应力与变形分析、计算。辅导目标——37第2篇有限元方法与ANSYS软件了解有限元法的基本思想、第5章弹性力学有限元法的基本思想和特点辅导要点——弹性力学的任务、研究对象、解决问题的方法；有限元法的基本思想和特点；有限元法的应用领域。38第5章弹性力学有限元法的基本思想和特点辅导要点——弹性力第6章弹性力学的基本理论辅导要点——弹性力学中的基本假设；弹性力学中的7个基本概念；弹性力学的基本方程（平衡微分方程，几何方程，物理方程）及边界条件（方程不用记）；平面应力问题，平面应变问题（方程数）；弹性力学中的能量原理。39第6章弹性力学的基本理论辅导要点——弹性力学中的基本假设第7章弹性力学有限元法辅导要点——有限元法求解问题的基本步骤；单元类型及其特点与适应场合；单元分析（插值函数，载荷移置，单元刚度矩阵及其性质）（方程不用记）；整体分析（结构刚度矩阵、单元节点变换矩阵及其特点）；边界约束条件的处理；求解、计算结果的整理和有限元后处理。40第7章弹性力学有限元法辅导要点——有限元法求解问题的基本第8章有限元设计分析中的若干问题辅导要点——有限元法建模的准则；边界条件的处理；连接条件的处理；简化计算的措施。41第8章有限元设计分析中的若干问题辅导要点——有限元法建模第9章有限元分析软件辅导要点——ANSYS软件的应用，上机实践；实例分析：定义文件名；定义单元类型；设置材料属性；建立几何模型；选择单元；单元划分；施加载荷；施加约束；应力、应变求解；结果浏览；多练习，适应机考。42第9章有限元分析软件辅导要点——ANSYS软件的应用，上第3篇优化设计了解优化设计概念的基本含义和机械优化设计的一般过程。了解机械优化设计建立数学模型的一般过程，掌握优化问题数学模型中的基本概念，并能在实践中运用。了解有关的数学概念，掌握函数极值的判别方法等。掌握一维搜索方法，以及常用的无约束问题的求解方法，了解其求解的基本方法和步骤，能够通过编程进行机械优化设计问题的计算机求解。掌握最基本的约束问题优化设计方法——惩罚函数法。熟悉机械优化设计的一般步骤和要注意的问题，掌握机械优化设计的一般方法。辅导目标——43第3篇优化设计了解优化设计概念的基本含义和机械优化设计的第10章概述辅导要点——优化设计概念，分类；函数优化问题的描述；参数优化设计的主要内容；机械优化设计的一般过程。44第10章概述辅导要点——优化设计概念，分类；17第11章优化设计问题的数学模型辅导要点——优化设计数学模型概念，标准格式，建模注意事项；设计变量及其类型；目标函数及其类型；约束条件及其类型，等式约束数量的限制；优化设计问题的基本解法，优化准则法、数学规划法的基本思想；结合简单机械设计问题，建立优化数学模型。45第11章优化设计问题的数学模型辅导要点——优化设计数学模第12章优化设计的数学基础辅导要点——等值线（面）概念，类型，等值线分布规律与函数值变化规律之间的定性关系；二次型函数的特点，正定、负定、半正定、半负定和不定的判别条件；方向导数与梯度概念与性质；共轭方向概念；函数极值的判别；局部最优解、全局最优解及其条件，常用终止准则。46第12章优化设计的数学基础辅导要点——等值线（面）概念，第13章无约束问题的优化设计方法辅导要点——一维搜索方法的基本思想：确定搜索区间的外推法、缩短搜索区间的消去法、黄金分割法、二次插值法的特点；最速下降法、共轭梯度法、牛顿法