(限选)汽车有限元应用技术（专业选修课程）课程教学大纲

PAGEPAGE8《汽车有限元应用技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称汽车有限元应用技术课程编号课程性质选修课课程类别专业选修课开课单位机械制造教研室授课学期第七学期学分/学时2/32课内学时32理论授课6上机学时26课内实践实验学时课外学时16适用专业车辆工程是否双语否先修课程本专业基础课及核心课后续课程毕业设计二、课程简介汽车有限元应用技术是一门理论及实践性均较强的课程，且具有重要的工程应用意义，是车辆工程专业的一门重要专业方向课。通过学习该课程，使学生了解有限单元法的基本理论和基本概念；学会用离散方法求解微分方程，用有限元方法解决实际工程中的问题；掌握有限元方法的分析过程及基本公式推导；学生学习完本课程后能够独立使用有限元软件，具备初步独立解决简单工程实际问题的能力，并且具备通过进一步自学解决复杂工程问题的能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑课程目标1.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案；课程目标2.能够选择和应用工程技术软件工具，进行机械产品或系统的设计开发、模拟预测、工艺优化等，并能理解其局限性；课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑三、教学主要内容第一单元ANSYSWorkbench的建模方法（学时数：2学时）1.课程主要内容ANSYSWorkbench软件中平面映射、曲面映射的建模方法；DM中的草绘及体操做方法；SpaceClaim模块中的建模思路及方法。2.重点和难点重点：自底向上创建几何模型，自顶向下创建几何模型，布尔运算操作。难点：SpaceClaim抽取模型及截面定义。3.学生学习预期成果学生在老师的指导下自己上机熟悉ANSYSWorkbench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力学分析4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。第二单元有限元网格划分（学时数：2学时）1.课程主要内容自由网格划分和映射网格划分控制；延伸和扫掠生成有限元模型；直接通过节点和单元生成有限元模型、编号控制。2.重点和难点重点：网格划分的控制，ANSYSWorkbench网格划分工具；难点：自由网格划分和映射网格划分控制，延伸和扫掠生成有限元模型，直接通过节点和单元生成有限元模型，编号控制。3.学生学习预期成果掌握ANSYSWorkbench网格划分工具，设定单元属性，网格划分的控制，自由网格划分和映射网格划分控制，直接通过节点和单元生成有限元模型等的方法。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。第三单元梁的静力学分析（学时数：2学时）1.课程主要内容复杂梁模型的创建，铰接梁模型的创建，Beam单元的使用方法。2.重点和难点重点：梁模型的有限元计算及分析；难点：扭转梁模型的创建，Beam单元的运用。3.学生学习预期成果掌握ANSYSWorkbench进行静力学分析的基本流程，掌握ANSYSWorkbench进行模型创建、材料编辑、网格划分、边界加载以及结果后处理的方法，能针对具体问题进行合理分析并完成分析报告。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。第四单元非线性屈曲分析（学时数：2学时）1.课程主要内容几何非线性分析的思路；线性特征值屈曲分析；基于初始缺陷的非线性屈曲分析；非线性后屈曲分析。2.重点和难点重点：几何非线性分析的流程；线性特征值屈曲分析。难点：基于初始缺陷的非线性屈曲分析；非线性后屈曲分析。3.学生学习预期成果掌握ANSYSWorkbench进行非线性静力学分析的流程与技巧，掌握ANSYSWorkbench进行模型创建、材料编辑、网格划分、边界加载以及结果后处理的方法，能针对具体问题进行合理分析并完成分析报告。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。第五单元非线性接触分析（学时数：2学时）1.课程主要内容机械结合面接触设置方法；接触分析基本流程；不同接触设置的对比；接触特性的提取与分析。2.重点和难点重点：接触分析基本流程；难点：接触特性的提取与分析。3.学生学习预期成果掌握ANSYSWorkbench进行非线性静力学分析的流程与技巧，掌握ANSYSWorkbench进行模型创建、材料编辑、网格划分、边界加载以及结果后处理的方法，能针对具体问题进行合理分析并完成分析报告。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。第六单元机架的模态分析（学时数：2学时）1.课程主要内容机架的模态分析。2.重点和难点重点：模态分析的流程和结果评估；难点：有预应力模态的分析流程。3.学生学习预期成果掌握模态分析的基本理论和基本概念；掌握模态分析的流程和结果评估；掌握有预应力模态的分析流程。掌握ANSYSWorkbench进行模型创建、材料编辑、网格划分、边界加载以及结果后处理的方法，能针对具体问题进行合理分析并完成分析报告。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。第七单元机架的谐响应分析（学时数：2学时）1.课程主要内容机架的谐响应分析。2.重点和难点重点：ANSYSWorkbench谐响应分析基本流程；难点：谐响应分析的后处理及结果评估。3.学生学习预期成果掌握谐响应分析的基本理论和基本概念；掌握谐响应分析的流程和结果评估。掌握ANSYSWorkbench进行模型创建、材料编辑、网格划分、边界加载以及结果后处理的方法，能针对具体问题进行合理分析并完成分析报告。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。第八单元齿轮传动瞬态动力学分析（学时数：2学时）1.课程主要内容齿轮传动瞬态动力学分析。2.重点和难点重点：齿轮机构的连接方式与接触设置，边界条件设置，加载及网格划分，后处理方法；难点：齿轮机构的连接方式与接触设置。3.学生学习预期成果掌握动力学分析的基本流程，掌握ANSYSWorkbench进行模型创建、材料编辑、网格划分、边界加载以及结果后处理的方法，能针对具体问题进行合理分析并完成分析报告。4.教学方式通过局域网设备进行教学演示，讲思路、讲方法、讲重点，突出有限元方法在工程中应用的基本思路、强化从工程实际的分析到问题的模型创建及求解思路与过程，加强理论联系实际，将科研中最新的优化实例融入教学。激发学生自主学习积极性，充分利用课外时间熟悉软件操作，提升有限元分析能力。通过小组讨论的方式促进学生自主学习能力，激发学生的学习热情。5.支撑课程目标课程目标2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和方法，正确表达复杂机械工程问题的解决方案。课程目标3.具备终身学习的基础，掌握自主学习的方法和技能，了解拓展知识和能力的途径。四、教学内容、教学方式支撑课程目标汇总序号主要内容主要教学方式学时分配课内课外学时比例支撑课程目标1第一单元ANSYSWorkbench的建模方法上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、32第二单元有限元网格划分上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、33第三单元梁的静力学分析上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、34第四单元非线性屈曲分析上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、35第五单元非线性接触分析上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、36第六单元机架的模态分析上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、37第七单元机架的谐响应分析上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、38第八单元齿轮传动瞬态动力学分析上机演示+单独辅导+小组讨论21:1课程目标2、3五、课程考核及对课程目标的支撑课程成绩构成及比例考核环节目标分值考核/评价细则支撑的课程目标平时作业成绩100分占总评成绩的40%课程作业100梁弯曲的理论解析方法；ANSYSWorkbench建模、分析流程；零件、机构的静力学学分方法；机构的动力学分析方法等内容。主要考核学生对各单元知识点的理解和掌握程度；每次作业按100分制单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节最终成绩。课程目标1、2、3期末成绩100分，占总评成绩的60%专题设计100考查应用有限元方法及相关软件解决工程问题的实践能力、口头和文字表达能力；最终考核的选题由教师给出，学生按要求完成相应的设计及分析任务并提交设计报告一份，最终完成答辩；满分为100分。课程目标2、3考核标准如下表考核环节基本要求评价标准75-89分60-74分0-59分课程作业梁弯曲的理论解析方法；ANSYSWorkbench建模、分析流程；零件、机构的静力学学分方法；机构的动力学分析方法等内容。至少8次作业。（支撑课程目标1、2、3）按时交作业；基本概念正确、论述逻辑清楚；层次分明，语言规范。按时交作业；基本概念正确、论述基本清楚；语言较规范。按时交作业；基本概念基本正确；论述基本清楚；语言基本规范。不能按时交作业；有抄袭现象；或者基本概念不清楚、论述不清楚。专题设计应用有限元方法及相关软件解决工程问题，具体选题由教师给出。（支撑课程目标2、3）按时完成设计；设计方案正确；模型设计合理；分析结果准确；说明书完整、规范；