《有限元分析与应用》教学大纲

《有限元分析与应用》教学大纲课程编号：13220812英文名称：FiniteElementAnalysisandApplication学分：2学时：总学时48学时，其中理论16学时，实践32学时先修课程：理论力学、材料力学、三维实体建模课程类别：专业拓展课程授课对象：智能制造工程专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标有限元分析一门研究应用有限元数字分析法解决机械结构设计中杆梁结构、板壳结构以及空间实体结构的力学分析问题的专业课程。通过本课程，让学生学习有限元理论的基本知识，能掌握有限元分析软件的实体建模、网格分析、模型加载和求解、后处理等分析流程，能够利用有限元软件解决机械设计中的结构分析问题。课程目标1：学习有限元分析的基础理论，熟悉有限元分析方法的基本原理。课程目标2：掌握有限元分析方法，对智能制造中的复杂工程问题进行仿真分析，并得到合理的分析结论。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点2-2：能够应用数学、自然科学和工程技术的基本原理和方法，对智能制造的相关工程问题进行建模及表达。课程目标11指标点5-2：能够针对智能制造复杂工程问题，选择和使用恰当的技术、资源、现代信息技术工具等进行建模、仿真和预测，并能在实践中领会相关工具的局限性。课程目标21三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1有限元分析基本概念和思路了解有限元分析方法的发展过程和应用场合，掌握有限元分析的基本步骤。重点：理解有限元分析方法的功能难点：有限元基本分析步骤德育要求：课程定位2讲授式启发式课程目标12弹性力学问题的基本方程理解弹性力学问题的基本概念和基本方程，并应用于有限元理论分析中重点：弹性力学基本知识难点：理论知识与有限元方法的联系德育要求：专业导入4讲授式讨论式课程目标13三角形单元分析、载荷移置理解有限元分析中三角形单元分析和载荷移置方法，并掌握它们在有限元方法中的作用重点：单元分析难点：单元分析结论在有限元方法中的作用德育要求：科学推导4讲授式讨论式课程目标14有限元解题过程理解有限元分析方法的解题过程，并应用于有限元软件操作中重点：理解有限元分析方法的主要过程难点：整体分析德育要求：科学推导4讲授式讨论式课程目标15有限元分析单元介绍理解有限元分析单元种类和特点，掌握有限元分析单元选择的基本原理和方法重点：单元类型和特点难点：单元类型的选择德育要求：工程理念2讲授式讨论式课程目标16ANSYS软件基本操作熟悉ANSYS软件的基本功能和基本操作流程；重点：ANSYS基本操作难点：掌握操作流程德育要求：工程理念4讲授式练习式课程目标17实体建模技术掌握ANSYS软件中点、线、面体的基本创建方法和相关实体操作；重点：基本几何体的创建难点：布尔操作德育要求：建模思维6讲授式练习式课程目标1、28网格划分与有限元模型建立掌握ANSYS软件中网格划分的基本方法，并能根据实体模型的特点选择不同的网格划分方式和网格控制策略；重点：网格划分方法难点：网格划分方式与控制德育要求：严谨细致6讲授式练习式课程目标1、29载荷施加于求解掌握ANSYS软件中载荷的种类和特点，掌握各类载荷的施加、编辑、删除等操作，并能进行有限元求解；重点：载荷施加难点：不同类型载荷的施加与编辑德育要求：工程理念4讲授式练习式课程目标1、210ANSYS有限元分析通用后处理器掌握ANSYS软件中通用后处理器的主要功能和使用方法，并得到相应的分析图表；重点：后处理器的使用难点：不同类型结果的生成德育要求：工程理念4讲授式练习式课程目标1、211工程结构线性静力分析利用ANSYS软件进行工程结构线性静力分析，能建立实际工程问题的有限元结构分析模型并进行求解和分析；重点：静力分析方法难点：有限元模型的建立德育要求：严谨细致4讲授式练习式课程目标1、212模态分析利用ANSYS软件进行工程结构模态分析，理解模态分析的作用，能建立实际工程问题的有限元模态分析模型并进行求解和分析；重点：模态分析方法难点：模态振型的生成德育要求：严谨细致4讲授式练习式课程目标1、2合计48四、课程教学方法采用集中讲授、小组讨论、练习等教学方式五、学业评价和课程考核推行多元评价，对本课程所采用的评价和考核方式作具体说明，若采用多种考核方法请分别列出考核评价的方法、内容、考核标准、成绩占比等，考核方法、内容应突出“学生中心、产出导向”。（以下以工科某课程为例，仅供参考。各课程要按课程实际情况设计填写）（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占60%、平时作业成绩占40%。2.课程目标达成考核与评价序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）合计1平时作业1030402期末考试253560课程目标对应分值3565100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识进行有限元机构分析。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识进行有限元机构分析。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。能够利用理论知识进行一定的有限元机构分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识进行有限元机构分析。2.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，期末考核采用上机考核方式进行，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。六、教材与参考书（一）推荐教材1．《ANSYS有限元基础教程》，王新荣主编，电子工业出版社，2015年6月版；2．《工程有限元方法》，