彈性力學(xué)及有限單元法.ppt

彈性力學(xué)及有限單元法 課程建設(shè)與實(shí)踐,河海大學(xué) 邵國建 二九年八月,主 要 內(nèi) 容,一、課程定位 二、課程建設(shè) 三、課程教學(xué) 四、課程考核 五、若干思考,一、課程定位,力學(xué)系列課程定位 力學(xué)系列課程（含理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)及有限單元法）是許多工科專業(yè)的重要技術(shù)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，它不僅是相關(guān)專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)，而且它們自身的科學(xué)方法具有直接解決工程實(shí)際問題的能力。,一、課程定位,理論力學(xué) 材料力學(xué),結(jié)構(gòu)力學(xué) 彈性力學(xué)及有限單元法,理論力學(xué) 材料力學(xué) 結(jié)構(gòu)力學(xué),技術(shù)基礎(chǔ)課程,專業(yè)基礎(chǔ)課程,基礎(chǔ)力學(xué)課程,彈性力學(xué)及有限單元法的定位,一、課程定位,它是一門理論性與應(yīng)用性并重的專業(yè)基礎(chǔ)課。是從變形體力學(xué)的角度上、運(yùn)用嚴(yán)格力學(xué)分析方法的首門課程；它將理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程中所發(fā)展的力學(xué)分析和建模以及求解水平上升到工科本科生培養(yǎng)達(dá)到“力學(xué)境界”的最高程度。,二、課程建設(shè),什么是精品課程？,據(jù)教育部相關(guān)文件，國家精品課程具有： 一流教師隊(duì)伍 一流教學(xué)內(nèi)容 一流教學(xué)方法 一流教材 一流教學(xué)管理等特點(diǎn)的示范性課程。 精品課程的特點(diǎn)： 先進(jìn)性、互動(dòng)性、整體性、開放性和示范性。,二、課程建設(shè),精品課程的理解 1精品課程定位：高水平的、前沿的、特色化課程體系。 2精品課程建設(shè)是一個(gè)統(tǒng)一的整體。 3精品課程是分層次、多樣化的。,二、課程建設(shè),立體化教材建設(shè) 教學(xué)內(nèi)容的改革,二、課程建設(shè),立體化教材建設(shè),1. 主教材 2. 輔助教材 3. 加深或參考教材 4. 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境,二、課程建設(shè),立體化教材建設(shè),主教材 彈性力學(xué)簡明教程（第三版），為”十五” 國家級(jí)規(guī)劃教材，高等教育出版社，2002.8；并 被評(píng)為2005年度的江蘇省高校精品教材。第三版 在2002-2006年度已發(fā)行12.3萬余冊；一、二、 三版(1979,1983,2002)的累計(jì)印數(shù)為50萬余冊。,二、課程建設(shè),立體化教材建設(shè),輔助教材 學(xué)習(xí)指導(dǎo)：彈性力學(xué)簡明教程學(xué)習(xí)指導(dǎo)，高等教育出版社，2004年1月；供學(xué)生深入理解、提高分析問題和解決問題的能力。 電子教案：彈性力學(xué)簡明教程電子教案，高等教育出版社，2007年12月；供教師上課時(shí)使用的示范教案，并可修改后形成自己的教案。 程序匯編：有限單元法教學(xué)實(shí)習(xí)程序匯編，高等教育出版社，2007年12月；供學(xué)生上機(jī)實(shí)習(xí)時(shí)使用。,二、課程建設(shè),立體化教材建設(shè),加深或參考教材 （1）彈性力學(xué)（徐芝綸，第四版）（高等教育出版社，2006.12） （2）Applied Elasticity （徐芝綸）（ Higher Education Press, Wiley Eastern Limited,1992） （3）彈性力學(xué)簡明教程（第三版，英文版），供雙語教學(xué)使用 （4）彈性力學(xué)（吳家龍）（高等教育出版社，2001.6） （5）彈性力學(xué)（楊桂通）（高等教育出版社，1998.6） （6）彈性力學(xué)教程（王敏中等）（北京大學(xué)出版社, 2002） （7）彈性理論基礎(chǔ)（陸明萬等）（清華大學(xué)出版社，1990）,二、課程建設(shè),立體化教材建設(shè),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境 網(wǎng)上資源：課程指導(dǎo)、力學(xué)漫談、課后作業(yè)、典型例題和習(xí)題分析等。 網(wǎng)絡(luò)課程：彈性力學(xué)簡明教程網(wǎng)絡(luò)課程，供遠(yuǎn)程教學(xué)和學(xué)生自學(xué)使用，已送高等教育出版社出版。,二、課程建設(shè),教學(xué)內(nèi)容的改革,1.彈性力學(xué)及有限元法課程包含彈性力學(xué)和有限 元法兩部分內(nèi)容，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選優(yōu)化，在保證力 學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)完整性的前提下，強(qiáng)化工程應(yīng)用和實(shí)踐，引進(jìn) 現(xiàn)代力學(xué)知識(shí)，充分體現(xiàn)基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和前沿性。,二、課程建設(shè),教學(xué)內(nèi)容的改革,2. 將力學(xué)分析的平衡律、協(xié)調(diào)律和本構(gòu)律這個(gè)最基 本、最重要的理論工具進(jìn)行了強(qiáng)化和貫通，始終貫穿于不 同材料、不同類型問題的分析求解過程中，突出了彈性力 學(xué)的基本理論。,二、課程建設(shè),教學(xué)內(nèi)容的改革,3. 有限元法中在注重基本理論的同時(shí)，安排學(xué)生課外 上機(jī)實(shí)習(xí)，并提供相關(guān)程序，培養(yǎng)學(xué)生利用有限元法解決 工程實(shí)際問題的能力。,三、課程教學(xué),教學(xué)設(shè)計(jì),1.課程內(nèi)容根據(jù)各專業(yè)人才的培養(yǎng)需求設(shè)計(jì)； 2.實(shí)施課堂教學(xué)時(shí)，任課教師還要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，采取相應(yīng)的教學(xué) 方法（教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)課怎樣聯(lián)系結(jié)合，課堂例題如何挑選等） ； 3.選用合適的教材、推薦適宜的教學(xué)參考書、選擇適合該專業(yè)的創(chuàng) 新實(shí)踐課題等； 4.在教學(xué)過程中，靈活使用各種教學(xué)方法和充分利用多媒體教育技 術(shù)，使用各位老師自己研制的課件。,三、課程教學(xué),教學(xué)方法與手段,1. 以課堂教學(xué)作為傳授知識(shí)的主要手段，并輔以電子教案（電 子版書+教師講課）方式進(jìn)行教學(xué)； 2. 針對(duì)不同專業(yè)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，將課程內(nèi)容模塊化， 以適應(yīng)不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要； 3. 合理運(yùn)用黑板、粉筆、電子教案等多種媒體，取長補(bǔ)短、優(yōu)化 組合，重視批改作業(yè)和課外答疑等輔助環(huán)節(jié)； 4. 設(shè)置例題講解和習(xí)題作業(yè)，并安排有限單元法上機(jī)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。,三、課程教學(xué),加強(qiáng)與工程實(shí)踐的結(jié)合,1.本課程理論性和實(shí)用性較強(qiáng)，作為工科學(xué)生一門重要的專業(yè)基 礎(chǔ)課，在教學(xué)工程中，特別注意與工程實(shí)踐的聯(lián)系; 2.結(jié)合教師的科研工作，提出一些新問題，引導(dǎo)學(xué)生參與研討， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛能。 例如，在力學(xué)模型的建立方面，注意培養(yǎng)學(xué)生如何從實(shí)際復(fù)雜的工程 問題中抓住矛盾的主要方面提煉出合適的力學(xué)模型；在問題的求解方面， 量化計(jì)算固然重要，還注重引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行定性和概念分析。,三、課程教學(xué),若干知識(shí)點(diǎn)教學(xué),1.基本概念 講清物理量的定義、表示、量綱、符號(hào)規(guī)定。 2.基本假定 講清為什么在彈性力學(xué)中要提出一些基本假定以及基本假定在建立彈 性力學(xué)基本方程中作用，培養(yǎng)學(xué)生建立力學(xué)計(jì)算模型的能力。,三、課程教學(xué),若干知識(shí)點(diǎn)教學(xué),3.兩種平面問題 突出如何從結(jié)構(gòu)形式、受力方式、約束情況三方面闡述兩種平面問 題的簡化。 4.圣維南原理及其應(yīng)用 圣維南原理強(qiáng)調(diào)小邊界和靜力等效；注重理論的提升和推廣應(yīng)用能 力的培養(yǎng)，提高分析和實(shí)際應(yīng)用能力。,三、課程教學(xué),若干知識(shí)點(diǎn)教學(xué),5.平衡條件 比較理論力學(xué)、 材料力學(xué)和彈性力 學(xué)中平衡要求。,7.應(yīng)力有限值條件 無應(yīng)力集中現(xiàn)象時(shí)， 或 處的應(yīng)力的有限值條件。,6.位移單值條件 按應(yīng)力求解時(shí)，對(duì)于多連體 須要校核位移的單值條件。,三、課程教學(xué),若干知識(shí)點(diǎn)教學(xué),四、課程考核,開卷考試,做法之一：全開卷考試，可帶教材、筆記本和作業(yè)本。既考核學(xué)生對(duì)彈性力學(xué)基本概念、基本方程和基本解法的總結(jié)和理解，又考核了學(xué)生利用彈性力學(xué)方法解題的能力，還可根據(jù)學(xué)生的特長，鼓勵(lì)個(gè)性化發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 做法之二：半開卷考試，僅帶教材。這種考試方式可減輕學(xué)生在考前對(duì)彈性力學(xué)公式的死記硬背，學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用彈性力學(xué)的解題思路和方法，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。,四、課程考核,非常規(guī)閉卷考試,做法之一：將考試分作資格考試和水平考試兩種，先進(jìn)行資格考試，只有資格考試通過了才允許參加水平考試。資格考試考學(xué)生必須掌握的知識(shí)，多為平時(shí)的作業(yè)題，水平考試是為了拉開層次，考學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，題目相對(duì)較活、較難。 做法之二：閉卷考試，可帶一張A4紙由學(xué)生考前自主總結(jié)。這種考試方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在考前課程的總結(jié)和理解，加深對(duì)彈性力學(xué)的基本概念、基本方程和基本解法的理解和掌握。,四、課程考核,有條件免考試,做法之一：對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)考核（包括課堂教學(xué)、作業(yè)等）優(yōu)秀的學(xué)生，考試前安排課程小論文公開答辯，根據(jù)小論文的質(zhì)量、答辯情況評(píng)定成績。小論文成績可作為期終考試成績。如學(xué)生對(duì)小論文的成績不滿意，仍可參加期終考試。 做法之二：對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)考核（包括課堂教學(xué)、作業(yè)等）優(yōu)秀的學(xué)生，考試前安排面試，強(qiáng)調(diào)對(duì)彈性力學(xué)基本理論（基本概念、基本方程和基本解法）的掌握程度和定性分析彈性力學(xué)問題的能力，由課程面試小組評(píng)定成績。如學(xué)生面試成績不滿意，仍可參加期終考試。,四、課程考核,多次考試、全面記分,一是增加考試次數(shù)。即教一部分就考一部分，促使學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)，但要保持課程的系統(tǒng)性。 二是全面衡量學(xué)生的成績。對(duì)各次考試、大小作業(yè)均要進(jìn)行記分。 三是課程總成績評(píng)定。根據(jù)若干考試、作業(yè)成績綜合加權(quán)評(píng)定。,五、若干思考,力學(xué)系列課程,每門課程各自為政，淡化了知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，導(dǎo)致了知識(shí)割 裂和課程之間不必要的重復(fù)以及同一原理敘述的不協(xié)調(diào)； 各門力學(xué)課程過分追求自身的完整和獨(dú)立，以致內(nèi)容過多、過 細(xì)甚至陳舊，起點(diǎn)低、耗時(shí)多； 工程概念和實(shí)踐性環(huán)節(jié)不強(qiáng)； 反映現(xiàn)代知識(shí)少，缺乏時(shí)代氣息。教學(xué)為學(xué)分制，課程要求為 模塊化，加強(qiáng)課程的綜合性和應(yīng)用性，廣泛使用計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)工 具和多媒體。,五、若