有限元分析基础实验课程教学大纲

有限元分析基础实验课程教学大纲课程编号：09151740课程名称：有限元分析基础课程属性：选修实验属性：非独立设课开课学期：7学时：16适用专业：机械设计制造及其自动化学分：1开课部门：理工学院考核要求：考查课程简介：ANSYS是一种广泛的商业套装工程有限元分析软件。该软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。本课程是为机械设计制造及其自动化专业本科生开设的一门专业选修课，主要通过上机实验，使学生熟悉并掌握ANSYS软件，能够利用软件解决实际工作中遇到的有限元分析问题，为进一步学习或实际应用及参加科研工作开辟道路。具体的教学目的如下：1、了解ANSYS软件的主要特点；2、掌握ANSYS软件有关机械结构静力分析、动力学分析、优化设计及接触问题分析的功能和性能的使用方法；3、能够用ANSYS软件软件解决实际工作中所遇到的大型科学和工程计算难题。一、实验项目设置及学时分配项目编号实验项目名称实验类型开出要求学时分配080101001ANSYS软件的基本使用演示性必做2080101002有限元模型的建立和后置处理演示性必做4080101003优化设计设计性选做4080101004接触问题的有限元分析设计性选做4080101005热变形问题的有限元分析设计性选做2学时总计16二、实验内容及教学要求实验项目1：ANSYS软件的基本使用1、教学内容ANSYS软件界面下各窗口的功能，具体包括应用命令菜单、主菜单、工具栏、输入窗口、图形窗口和输出窗口。ANSYS架构及命令，具体包括简单模型的建立、材料属性输入、单元的选择和划分、求解处理和后置处理。2、教学目标（1）解ANSYS软件主要功能、主要技术特点、支持的图形传递标准与CAD软件的接口以及运行环境等。（2）熟悉ANSYS软件的命令，并对简单的例题进行有限元静、动态分析。（3）掌握ANSYS软件的基本功能和命令。实验项目2：有限元模型的建立和后置处理1、教学内容ANSYS软件中坐标系统和坐标平面、节点和元素的定义、负载定义、复杂实体模型的建立方法等。对分析结果进行后处理，具体包括绘变形图、支反力列表、绘应力等值线图和网格密度检查等。2、教学目标（1）了解ANSYS软件建模和后处理过程。（2）上机熟悉ANSYS软件的相关命令，练习输入和自己建立三维实体模型，并对复杂的结构进行有限元静、动态分析。（3）掌握ANSYS软件建模思想。实验项目3：优化设计1、教学内容首先给出一些基本的定义：设计变量、状态变量、目标函数、合理和不合理的设计、分析文件、迭代、循环和设计序列等，然后介绍优化设计的步骤，主要包括生成循环所用的分析文件、参数化建立模型、求解、提取并指定状态变量和目标函数、在ANSYS数据库里建立与分析文件中变量相对应的参数、选择优化工具或优化方法等。2、教学目标学生在老师的指导下自己上机熟悉ANSYS软件的相关命令，并用软件对例题进行优化设计。实验项目4：接触问题的有限元分析1、教学内容简单了解接触问题的定义、接触协调条件、接触单元和一些接触问题的处理方法。面对面问题的建模和处理过程。2、教学目标（1）了解接触问题的定义、条件等。（2）熟悉ANSYS软件的相关命令，并用软件对例题进行有限元分析。（3）掌握建模和处理方法。实验项目5：热变形问题的有限元分析1、教学内容如何用ANSYS软件分析计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获取或损失、热梯度、热通量等。2、教学目标（1）了解ANSYS软件热分析模块及功能。（2）熟悉ANSYS软件的相关命令，并用软件计算由于热变形不均匀引起的应力。（3）掌握ANSYS软件分析计算物体的稳态、瞬态温度分布等的计算流程。三、考核方式及要求考查：演示性实验要求学生熟悉软件的操作；设计性实验要求学生熟悉建模并完成实验报告，软件操作占成绩40%，实验报告占60%。四、主要仪器设备及实验材料项目编号实验项目名称主要仪器设备及台（套）数实验材料备注080101001ANSYS软件的基本使用计算机（ANSYS软件）无2080101002有限元模型的建立和后置处理计算机（ANSYS软件）无4080101003优化设计计算机（ANSYS软件）无4080101004接触问题的有限元分析计算机（ANSYS软件）无4080101005热变形问题的有限元分析计算机（ANSYS软件）无2五、教材及参考书1、李伟王晓初主编.《