《有限元分析与应用课程标准》

《有限元分析及应用》课程标准

课程代码：汽车 学分：3 建议课时数：64 英文名称：

适用专业：计算机辅助设计与分析 先修课程：《计算机辅助设计》

课程团队负责人及成员：陈良萍、刘宏强、王云、赵静、李蕾、黄艺、史俊玲、

毛新

1.课程定位和设计思路

1.1课程定位

本课程是为计算机辅助设计与分析专业本科生开设的一门专业核心课程，重点介绍有限元法的基本原理和方法、一些成熟的有限元软件功能和简单的分析步骤，同时结合工程实际，为他们进一步学习或实际应用及参加科研工作开辟道路。其任务是通过先修课程中所学知识的综合运用和新知识的获取，使学生初步掌握现代设计中的一种重要方法，开阔视野，提高能力，以适应科学技术发展的要求。 1.2设计思路

在教学中，首先通过力学中的矩阵位移法思想的对比教学，引出连续介质力学有限单元法的学习重点在于单元的插值函数如何构造。这因为，虽说矩阵位移法是对杆系结构而言的，但其结构的离散化和组建整体刚度方程的思想完全可以借鉴到连续介质力学，它们的不同点只是在单元刚度矩阵的建立；而不同单元类型的单元刚度矩阵的建立，又取决于对应单元插值函数的构造。这样处理，不但使学生抓住了本课程的教学重点，而且对有限单元法的整体思想有了宏观上掌握；起到主动学习而非被动接受的作用。在单元构造的教学中，理论学习的重点在于常规单元的介绍；通过常规单元介绍插值函数的完备性与收敛性等。接之，介绍高次单元、等参单元等教学内容。在理论教学中，强调数学论证的严谨性和工程应用的适应性。

结合工程实例教学，拓宽学生数值分析方面的应用能力 在课内对不同的单元类型进行介绍时，及时抓住不同单元在应用中的对比教学与其适用性，并结合工程实例介绍单元类型的合理选取和单元网格的合理划分等。为学生在实际问题的数值分析中如何选定单元和剖分单元奠定了一定的基础和经验。

2.工作任务和课程目标

2.1工作任务

由于采用有限单元法的分析计算软件大多已商业化，而熟悉应用这些中的常规软件也应是本门课程的主要教学内容。在课内学生学会使用软件建立分析模型的基本步骤，其中包括分析模型抽象、几何模型绘制、单元网格划分、材料定义、边界条件定义、方程求解方法等。因课内教学时数的不足，学生应利用课余时间学习，以提高对实际问题的数值分析能力。

2.2课程目标

从教学思想和方法上对原课程进行改革，使学生从较高层次上理解有限元方法的实质，掌握有限元分析的工具，并具备初步处理工程问题的能力;使该课程成为具有较宽口径和较大覆盖面的、面向计算机辅助设计方面的专业基础课；注意课程体系的整体优化，强调课程的深度、广度与应用。

3.教学方针落实情况 目标能力 是否承担目标能力的训练任务 √ √ √ √ 教学环节或方法 表达交流能力 就业上岗能力 团队合作能力 批判思维能力 随堂作业、实验实训报告、课堂讨论 课堂讲授、实验实训 实验实训、小组学习 方案设计、课堂讨论 终身学习能力 √ 方案设计、课外阅读

4课程内容和教学要求 序号 1 工作任务 简支梁的变形分析 坝体的有方法；2.熟悉有限元分析软件2 限元建模（ANSYS）的图形用户界面和菜与受力分单；3. 能熟练创建二维和三维有析 4. 会使用指定的受内压作限元分析模型；用的球体单元对有限元分析模型进行网格的应力与划分，也能对一些简单的有限元变形分析 超静定桁分析模型选择合适的单元进行网4 架的有限元求解 2. 创建有限元模型、加载--求解--后格划分；5. 能熟练使用工程力学处理。 的知识来确定模型的约束条件和受力的类型；6. 会使用有限元分析软件对有限元分析模型进行计算；7. 能熟练掌握有限元分析后超静定梁5 的有限元处理过程，并对计算结果作出正求解 确的评价；8. 掌握使用有限元分析方法对机械构件进行优化设计的过程； 3. 高级建模技术分析结果评价。 技能内容与教学要求 1.了解有限元分析的基本原理和知识内容与教学要求 3 1. ANSYS图形用户界面和分析的基本步骤。

5．实施建议

5．1教材选用与编写建议

5.1.1、必须依据本课程标准选用与编写教材。教材应充分体现任务引领、实践导向的设计思路。

5.1.2、教材以完成任务的典型活动项目来驱动，通过录像、实际案例、情景模拟和课后拓展作业等多种手段，使学生通过上述各种教学活动来获得职业认知和职业技能。

5.1.3、教材应突出实用性，应避免把职业能力简单理解为纯粹的技能操作，同时要具有前瞻性。应将本专业领域的发展趋势及实际业务操作中应遵循的新规定及时纳入其中。

5.1.4、教材应以学生为本，文字表述要简明扼要，内容展现应图文并茂、突出重点，重在提高学生学习的主动性和积极性。教材中的活动设计要具有可操作性。

5．2教学建议

5.2.1完善该课程的新体系，强调基本原理、工程应用、先进软硬件平台与学生上机实践。

5.2.2先进教学手段的应用，采用ANSYS软件；使学生亲自动手使用有限元方法，初步学会使用一个软件平台。

5.2.3教学与科研的结合，介绍有限元分析专题及进行工程实例演示。 5.2.4教学与工程实践的结合, 开展课堂Project教学。

5.2.5强调创新能力与综合能力的培养，鼓励和指导学生开展自主专题研究(Case Study)。

5.2.6考试方式，注重考察学生的综合能力，采用“作业＋Project＋(Case study 或 闭卷考试)”。

5.2.7建立该课程的网上主页，开发和使用“有限元分析及应用”网上辅助教学系统，跟随课堂进度，提供“网上课程讲义”。

5．3教学评价建议

5.3.1、突出过程与模块评价，结合课堂提问、业务操作、课后作业、模块考核等手段，加强实践性教学环节的考核，并注重平时成绩的评定与管理。