有限元基础教学大纲

有限元基础教学大纲课程编码：K1139学分：1.5总学时：24适用专业：、岩土与地下结构工程、土木工程先修课程：高等数学、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、土力学一、课程的性质、目的与任务：本课程是岩土与地下结构工程专业本科生选修专业课程之一。通过该课程的学习，使学生了解什么是有限元法、以及有限元方法的基本思想，掌握有限元法的基本理论；了解有限元软件的发展水平，学会用有限元软件分析工程问题的方法。初步掌握一门大型有限元软件ANSYS的操作；培养水工专业平面问题有限元编程分析能力。二、教学基本要求：第一章有限元法简介本章教学基础要求（1）了解有限元方法的形成过程以及当前有限元软件的发展水平；（2）了解有限元方法在土木工程中的应用。第二章平面问题的有限单元法本章教学基础要求（1）了解弹性力学平面问题的基本方程、单元刚度矩阵的物理意义及其性质。（2）理解有限单元法的基本思路、单元位移函数需满足的条件；（3）掌握平面问题熟练掌握应力矩阵—应变矩阵转换公式、应变矩阵—位移矩阵转换公式、荷载矩阵-位移矩阵转换公式。（4）掌握有限单元计算包括的三个主要步骤、整体刚度矩阵的特点、支承条件的处理；（5）掌握应力矩阵—应变矩阵转换公式的推导过程、应变矩阵—位移矩阵转换公式的推导过程、荷载矩阵-位移矩阵转换公式的推导过程。第三章工程问题二维有限元编程分析本章教学基础要求（1）理解课堂中所讲的平面板受力问题的程序代码。（2）掌握输入数据填写的要求和格式，完成对板问题的计算；第四章ANSYS计算软件（1）了解ANSYS软件的操作界面和基本功能（2）掌握ANSYS软件计算简支梁问题（3）掌握ANSYS软件计算砼挡土墙问题（4）掌握ANSYS软件计算隧洞问题三、教学内容：第一章绪论2学时第一节有限元法简介0.5学时

第二节有限元法的基本思路0.5学时

第三节有限元法的计算步骤0.5学时

第四节有限元法的进展与应用0.5学时第二章弹性力学平面问题的有限元法8学时

第一节弹性力学平面问题的基本方程1学时第二节单元位移函数0.5学时第三节单元载荷移置0.5学时第四节单元刚度矩阵1学时第五节单元刚度矩阵的性质与物理意义1学时第六节整体分析1学时第七节约束条件的处理1学时第八节整体刚度矩阵的特点与存储方法1学时第九节方程组解法1学时第三章工程问题二维有限元编程分析2学时第一节平面板受力问题的程序代码1学时第二节板问题的输入数据填写的要求和格式1学时第四章ANSYS软件及其应用12学时

第一节ANSYS软件的操作界面和基本功能2学时第二节ANSYS软件计算简支梁问题3学时第三节ANSYS软件计算砼挡土墙问题3学时第四节ANSYS软件计算隧洞问题3学时第五节小结与讨论1学时四、课程的其它教学环节1、实验的基本要求上机学习ANSYS软件，人手一机，自己做自己的，有不会的地方可以在不影响别人的情况下与同学小声讨论。2、实验项目与学时分配实验项目与学时分配一览表序号实验项目内容提要学时实验性质备注演示验证设计综合必做选做１ANSYS计算简支梁计算简支梁的轴力3验证必做２ANSYS计算挡土墙计算挡土墙的应力和变形3验证必做３ANSYS计算隧洞问题计算开挖隧洞的应力和变形3验证必做五、教学参考书：1.教材：有限元方法基础教程，DarylLongon著,伍义生等译..电子工业出版社，第三版，2003.GEOSLOPE操作手册(电子档).2007．2.参考书：(1)SaeedMoaveni.FiniteElementMethodTheoryandApplicationwithANSYS.NewJersey:Prentice-Hall,Inc.,1999（3）郭和德编.有限单元法概论（校内教材），1998.（4）Zienkiewicz,R.L.Taylor.Thefiniteelementmethod(5thed).Oxford;Boston:Butterworth-Heinemann,2000六、说明：综合使用多种教学方法和教学手段，包括板书讲授、多媒体讲授、上机操作以及网络答疑