《有限元分析》課程教學(xué)大綱(本科)

《有限元分析》課程教學(xué)大綱課程編號：081043111課程名稱：有限元分析英文名稱：FiniteElementAnalysis課程類型：專業(yè)課

課程要求：必修

學(xué)時/學(xué)分：32/2（講課學(xué)時：24實驗學(xué)時：0上機學(xué)時：8）

適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化一、 課程性質(zhì)與任務(wù)《有限元分析》是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)平臺課。它的目的和任務(wù)是通過課程

學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握有限元分析的基礎(chǔ)理論知識及使用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算分析的基本方法。本課

程在教學(xué)內(nèi)容方面著重基本知識、基本理論和基本分析方法的講解；在培養(yǎng)實踐能力方面著重引

導(dǎo)學(xué)生采用MATLAB及ANSYS軟件解決具體的工程實際問題能力。二、 課程與其他課程的聯(lián)系本課程的先修課程有高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)。與機械系統(tǒng)設(shè)計、機械優(yōu)

化設(shè)計等后續(xù)專業(yè)課程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析等內(nèi)容相關(guān)聯(lián)。三、 課程教學(xué)目標(biāo)能將有限元的基本理論和方法用于解決實際的工程問題，建立有限元模型，并給出正確的

解答，為前期的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。（支撐畢業(yè)能力要求2.1,2.2）運用本課程的知識對實際的工程問題，根據(jù)類比等方式獲得的分析結(jié)果提出機械產(chǎn)品的最

優(yōu)設(shè)計方案。（支撐畢業(yè)能力要求3.1,3.2,8.2）采用有限元方法對復(fù)雜的工程問題進(jìn)行分析，解釋結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)而得出科學(xué)的研究結(jié)論。

（支撐畢業(yè)能力要求4.2,4.3,8.2）可以用MATLAB及ANSYS軟件對復(fù)雜的工程問題進(jìn)行分析，了解各軟件在分析不同問題

時的優(yōu)勢及局限性。（支撐畢業(yè)能力要求5.1,5.2）四'教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序

號教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時教學(xué)

方式對應(yīng)課

程教學(xué)

目標(biāo)1一、基本概念1.1有限元的概念1.2有限元法的發(fā)展?fàn)顩r掌握有限元的一些基本概

念和基本原理、有限元分析的

基本步驟。了解有限元及有限元軟件

的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和發(fā)展趨勢。2講授1、4

2二、彈性力學(xué)基本理論

2.1彈性力學(xué)的基本假設(shè)

2.2彈性力學(xué)平面問題

2.3彈性力學(xué)的基本方程掌握彈性力學(xué)的基本假設(shè)。掌握平面應(yīng)力問題及平面

應(yīng)變問題的有限元分析方法。掌握平衡微分方程、幾何方

程、物理方程、邊界條件及圣

維南原理。4講授13三、平面問題的有限元法3.1三角形單元3.2矩形單元3.3平面等參元3.4平面單元應(yīng)用分析掌握三角形單元的位移函

數(shù)、應(yīng)力與應(yīng)變矩陣、形函數(shù)、

單元剛度矩陣及整體剛度矩

陣。掌握矩形單元位移函數(shù)、應(yīng)

力與應(yīng)變矩陣、單元剛度矩

陣。掌握等參元剛度矩陣。通過算例對平面單元進(jìn)行

比較分析。12講授1、2、34作業(yè):簡單平面問題有限元求解掌握平面問題三角形單元

剛度矩陣及矩形單元剛度矩

陣的推導(dǎo)過程。掌握有限元方法在具體工

程實際問題中的應(yīng)用。1、2、35上機1:平面三角形單元及矩形單元

程序編制掌握用MATLAB軟件編制

平面三角形單元有限元程序

并上機調(diào)試。掌握將之前編制的平面三

角形單元有限元程序改編成

平面矩形單元程序并上機調(diào)

試。4上機1、2、36四、空間問題的有限元法4.1空間軸對稱問題4.2四面體單元4.3高階體單元掌握空間軸對稱問題的位

移模式、單元應(yīng)變、單元應(yīng)力

及單元剛度矩陣。掌握四面體單元位移模式、

幾何方程及物理方程、單元剛

度矩陣。了解高階體單元的分析方

法。4講授1、2、37上機2：空間四面體單元程序編制掌握用MATLAB軟件編制空

間四面體單元有限元程序并

上機調(diào)試。2上機1、2、38第五章ANSYS簡介5.1ANSYS簡介5.2網(wǎng)格劃分的基本原則5.3結(jié)構(gòu)靜力分析了解ANSYS基本模塊、

ANSYS典型分析過程。掌握網(wǎng)格劃分的步驟、菜單

操作及命令流實現(xiàn)。2講授3、4

3.掌握結(jié)構(gòu)靜力分析步驟，并

進(jìn)行實例分析。9上機3：ANSYS有限元軟件的使用掌握ANSYS軟件對平面帶孔

薄板結(jié)構(gòu)靜力分析。2上機3>4五、 其他教學(xué)環(huán)節(jié)無。六、 教學(xué)方法本課程以課堂教學(xué)為主，結(jié)合作業(yè)、上機等教學(xué)手段和形式完成課程教學(xué)任務(wù)。在課堂教學(xué)中，通過講授、提問、討論、演示等教學(xué)方法和手段讓學(xué)生理解有限元理論的基

本概念，基本原理和各種分析方法，強調(diào)有限元方法的工程應(yīng)用背景以及MATLAB、ANSYS軟

件在有限元分析中的應(yīng)用。七、 考核及成績評定方式本課程的成績由過程考核成績和期末筆試成績組成，其中過程考核包括平時表現(xiàn)成績、作業(yè)

成績和上機成績?nèi)糠纸M成。平時表現(xiàn)成績占比10%（學(xué)習(xí)態(tài)度及效果、課堂出勤及表現(xiàn)）；作

業(yè)成績占比10%；上機成績占比20%（共有2次上機，每次占比10%）。其評分標(biāo)準(zhǔn)如下：平時表現(xiàn)：1（）%。主要考核學(xué)習(xí)態(tài)度及教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況，包括出勤及表現(xiàn)、小測驗、回答問

題情況等。作業(yè)：10%。主要考核階段知識點的掌握程度?？己藭r間為講授18學(xué)時左右。上機成績：20%。主要考核階段知識點的掌握程度，上機編制有限元程序的能力及使用有限元

軟件進(jìn)行簡單靜力問題分析的能力。主要安排在授課18學(xué)時、22學(xué)時左右。期末考試成績：60%。主要考核對有限元基本概念、基本分析方法的掌握程度。書面考試形式。題

型為1、填空題2、問答題3、計算題等。考試時間2學(xué)時。八、 教材及參考