《有限單元法》課程教學(xué)大綱

1、有限單元法課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：20311102總學(xué)時(shí)數(shù)：64總學(xué)分?jǐn)?shù)：4課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課適用專(zhuān)業(yè)：工程力學(xué)一、課程的任務(wù)和基本要求：本課程的目的主要是讓學(xué)生學(xué)習(xí)有限元基本理論和基本方法, 掌握有限元方程的導(dǎo)出方法，熟悉單元?jiǎng)偠染仃囍懈髟氐奈锢硪饬x，形函數(shù)的構(gòu)造、單元格式的選取以及總剛度矩陣的組裝，了解等效結(jié)點(diǎn)荷載、總剛方程等的求解方法。結(jié)合有限元分析實(shí)例重點(diǎn)講解平面桿系、空間桿系、彈性力學(xué)平面問(wèn)題、等參單元、軸對(duì)稱問(wèn)題等有限元分析問(wèn)題。并根據(jù)具體計(jì)算實(shí)例，運(yùn)用計(jì)算機(jī)，上機(jī)操作，熟練運(yùn)用有關(guān)有限元計(jì)算程序。對(duì)簡(jiǎn)單計(jì)算問(wèn)題能夠進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。使學(xué)生具有基本的識(shí)讀程序、編寫(xiě)程序的能力，初步具備

2、應(yīng)用有限元解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。二、基本內(nèi)容和要求：1、緒論：有限單元法研究的內(nèi)容和應(yīng)用范圍，有限單元法的基本思想、程序設(shè)計(jì)概述。2、平面桿系的有限元：有限元列式，載荷列陣，邊界條件的處理，連續(xù)梁有限元計(jì)算，平面桁架有限元計(jì)算，平面剛架有限元計(jì)算。3、空間桿系的有限元：有限元列式，載荷列陣，邊界條件的處理，空間桁架有限元計(jì)算，空間剛架有限元計(jì)算。4、彈性力學(xué)平面問(wèn)題的有限元：有限元列式，載荷列陣，邊界條件的處理，矩形單元，六結(jié)點(diǎn)三角形單元，四邊形單元，平面問(wèn)題有限元計(jì)算。5、等參單元：平面等參元，空間等參元（四面體單元，六面體單元，五面體單元，三維等參元分析），數(shù)值積分，平面等參元有限元計(jì)算

3、，空間等參元有限元計(jì)算。6、軸對(duì)稱問(wèn)題的有限元：軸對(duì)稱列式，載荷列陣，有限元建模（軸對(duì)稱三角形單元），邊界處理，軸對(duì)稱問(wèn)題有限元計(jì)算。三、實(shí)踐環(huán)節(jié)和要求：上機(jī)實(shí)習(xí)：實(shí)習(xí)一、 空間桁架有限元計(jì)算；實(shí)習(xí)二、 空間剛架有限元計(jì)算；實(shí)習(xí)三、 平面問(wèn)題的有限元計(jì)算；實(shí)習(xí)四、 平面等參元的有限元計(jì)算；實(shí)習(xí)五、 空間等參元有限元計(jì)算；實(shí)習(xí)六、 軸對(duì)稱問(wèn)題的有限元計(jì)算。通過(guò)上機(jī)實(shí)習(xí)，使學(xué)生掌握有限元的計(jì)算方法，能正確設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)，運(yùn)用相關(guān)有限元程序，對(duì)比較簡(jiǎn)單的有限元計(jì)算能進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 四、教學(xué)時(shí)數(shù)分配：理論：50 實(shí)驗(yàn)：0 上機(jī)：12 其它：2 教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配第1章 緒論1有限元列式，載

4、荷列陣，邊界2第2章 平面桿系的有限元矩形單元2有限元列式，載荷列陣，邊界6六結(jié)點(diǎn)三角形單元2+2連續(xù)梁的有限元2四邊形單元4平面桁架的有限元2第5章 等參元和數(shù)值積分平面剛架的有限元2平面等參元5+2第3章 空間桿系結(jié)構(gòu)的有限元空間等參元4+2有限元列式，載荷列陣，邊界4數(shù)值積分2空間桁架的有限元4+2第6章 軸對(duì)稱問(wèn)題的有限元空間剛架的有限元4+2軸對(duì)稱列式，載荷列陣，有限元建模，邊界處理4+2第4章 彈性力學(xué)平面問(wèn)題的有限元機(jī)動(dòng)2合計(jì)50（理論）+12（上機(jī)）+2（機(jī)動(dòng)）64五、其它項(xiàng)目（含課外學(xué)時(shí)內(nèi)容）：無(wú)六、有關(guān)說(shuō)明：1、教學(xué)和考核方式：考試2、習(xí)題：1、）每章內(nèi)容做2-4個(gè)習(xí)題，2

5、、）上機(jī)實(shí)習(xí)。3、能力培養(yǎng)要求：本課程要求學(xué)生對(duì)有限元的基本理論，基本方法有比較全面的理解，初步具有識(shí)讀程序，編寫(xiě)程序的能力，初步具備應(yīng)用有限元解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。 4、與其它課程和教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)系：先修課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)，F(xiàn)ORTRAN語(yǔ)言，工具軟件、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)后續(xù)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)： 有關(guān)有限元應(yīng)用課程平行開(kāi)設(shè)課程和教學(xué)環(huán)節(jié)：無(wú)5、教材和主要參考書(shū)目：（1）教材：劉爾烈等，有限單元法及程序設(shè)計(jì)，第2版，天津大學(xué)出版社，2004年。（2）主要參考書(shū)目： 王勖成，邵敏編，有限單元法基本原理和數(shù)值方法(第二版)，清華大學(xué)出版社，2001年； Tirupathi R. Chandrupatla， Ashok D. Bel