《焊接数值模拟》课程教学大纲

《焊接数值模拟》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123411课程名称（中/英文）：焊接数值模拟/NumericalSimulationofWelding课程类别：专业选修课程学分：2总学时：32理论学时：32实验/实践学时：0适用专业：焊接技术与工程适用对象：本科先修课程：程序设计基础、高等数学、线性代数、工程力学、焊接冶金学教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《焊接数值模拟》是焊接技术与工程专业的一门专业选修课，主要讲授有限差分法和有限元法的基本原理、有限差分法计算焊接成形过程温度场的方法和应用、有限元法求解过程及其在焊接成形过程中的应用。通过本课程的学习，让学生了数值模拟技术在焊接技术与工程领域中的应用，掌握有限差分法和有限元法的概念、原理以及实施步骤、应用案例，培养学生解决复杂工程问题的能力。在课程教学过程中，注重学生专业能力培养与人格养成，注重立德树人，培育学生的社会主义核心价值观领，传承民族精神，恪守职业道德，激发学生工业兴国、爱国热情。2.对接培养的岗位能力了解焊接数值模拟的基本方法，学会综合运用专业知识实现简单焊接过程的数值模拟，并能够对模拟的结果进行有效的分析。为以后从事焊接领域教学、技术及研究工作打下坚实的基础，使学生走向工作岗位后能够更好地为我国的经济建设服务。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点2.2]能够综合运用所学专业知识对焊接技术领域工程典型问题进行分析建模。[毕业要求指标点4.1]掌握焊接技术与工程相关的各类物理、化学基础知识，基于工程科学原理，通过文献信息综合或相关方法，分析焊接加工过程中的复杂工程问题。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。（支撑毕业要求指标点2.2）教学目标2：能够根据焊接工程问题和数值模拟技术的特点，选择合适的数值模拟方法，确定合理、可行的焊接数值模拟研究方案。（支撑毕业要求指标点4.1）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1绪论22001主题或知识点2温度场的有限差分法88001、2主题或知识点3有限元法的基本原理1616001、2主题或知识点4温度场的有限元法66001、2合计323200五、教学内容及教学设计主题或知识点1绪论1.教学内容焊接物理过程的特点，焊接数值模拟的内容，数值模拟的基本概念，焊接数值模拟技术的应用和发展，焊接数值模拟的意义。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。2.教学重点焊接物理过程的特点，焊接数值模拟的内容，数值模拟的基本概念。3.教学难点焊接数值模拟的内容。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用案例式教学方法。主题或知识点2温度场的有限差分法1.教学内容热传递的基本方式，傅里叶公式，导热微分方程，有限差分法基本原理，内部节点差分方程，边界节点差分方程，差分方程的稳定性和收敛性，材料温度场差分方程数值计算。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。2.教学重点导热微分方程，有限差分法基本原理，内部节点差分方程，边界节点差分方程，差分方程的稳定性和收敛性。3.教学难点内部节点差分方程，边界节点差分方程。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式等教学方法。主题或知识点3有限元法的基本原理1.教学内容有限元法的基本概念，有限元法的特点，弹性力学的基本方程，弹簧单元刚度法，杆单元刚度矩阵，杆单元坐标变换及整体刚度矩阵的组装，有限元分析的基本步骤，平面应力和应变问题，空间应力和应变问题。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。2.教学重点弹簧单元刚度法，杆单元刚度矩阵，杆单元坐标变换及整体刚度矩阵的组装，有限元分析的基本步骤。3.教学难点弹性力学的基本方程，杆单元坐标变换及整体刚度矩阵的组装。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。主题或知识点4温度场的有限元法1.教学内容一维热传导的有限元描述，二维热传导的有限元描述，热传导典型问题。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。2.教学重点一维热传导的有限元描述，二维热传导的有限元描述。3.教学难点二维热传导的有限元描述。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式、启发式等教学方法。六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、期末论文等多种形式、多个阶段的全过程考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√成绩比例%5205702.课程目标考核方式评价权重课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核实验期末考试合计出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标1指标点2.2510025~4540~60教学目标2指标点4.1510025~4540~60合计10200701003.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并有自己独到的见解。偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解。有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题。有迟到、早退现象，偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题。迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题。作业（20%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1非常熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，非常熟练地掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，很好地具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。较好地熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，熟练地掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，较好地具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。基本熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，基本掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，基本具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。不熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，不能掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，不具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。教学目标2能够非常熟练地选择合适的数值模拟方法，确定合理、可行的焊接数值模拟研究方案。能够熟练地选择合适的数值模拟方法，确定合理、可行的焊接数值模拟研究方案。能够选择合适的数值模拟方法，确定可行的焊接数值模拟研究方案。基本能够选择合适的数值模拟方法，基本能够确定焊接数值模拟研究方案。不能选择合适的数值模拟方法，不能确定焊接数值模拟研究方案。七、教材、参考书目、重要文献以及课程网络资源建议教材：（1）辛启斌主编.材料成形计算机模拟.第二版.冶金工业出版社,2013（2）武传松主编.