有限元方法及應用大綱

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上鄭州大學課程教學大綱 課程名稱 有限元方法及其應用 所在院（系、所） 機械學院 適用專業(yè) 機械類 大綱撰寫負責人 填表日期 2012-7-1 學科、專業(yè)委員會主任（簽字） 有限元方法及其應用教學大綱課程編號:課程名稱：有限元方法及其應用英文名稱：Finite Element Method and Application開課單位：機械工程學院 開課學期：20142015學年第一學期課內學時：20 教學方式：多媒體適用專業(yè)：機械類 考核方式：考試預修課程：高等數學，線性代數，理論力學，材料力學，彈性力學一、課程性質、目的和任務有限元方法是一種現代設計方法，應用于機械設計中

2、，可以提高產品質量、降低產品成本，是一種具有重要經濟意義和巨大潛力的先進技術。是培養(yǎng)學生學會在機械設計中應用有限元新技術，使學生對有限元的基本理論、基本方法有比較全面的理解，同時，培養(yǎng)學生運用有限元理論知識解決工程實踐的能力、創(chuàng)新創(chuàng)造的能力的課程。本課程的基本教學目的和任務是：1、初步掌握彈性力學的基礎知識； 2、掌握數值分析方法的一般思想，學會用離散方法求解微分方程；3、掌握有限元方法的公式推導，以及不同單元類型的選擇與應用；4、掌握有限元方法程序的使用。5、掌握有限元軟件在工程問題中的應用（包括：零件、部件和整體機械產品的力學性能分析；機械產品的精態(tài)、動態(tài)等問題的求解）。該課程使學生掌握有

3、限元方法的基本概念和基本理論，掌握有限元分析的基本處理方法，熟悉常用有限元分析軟件在實際工程中的應用，達到面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質量的目的。二、教學內容及要求本課程分為基礎理論部分和程序部分?；A理論部分主要介紹彈性力學基本知識、有限元方法處理的一般步驟，方程的建立和平面問題，重點是有限元法的基本原理及表達格式的建立途徑、參數單元的一般原理和數值積分知識；程序部分有限元方法程序的使用，討論有限元結構分析的流程以及有限元分析軟件ANSYS的使用，結合工程實際問題，學習有限元軟件在工程問題中的應用（包括：零件、部件和整體機械產品的力學性能分析；對應機械產品的精態(tài)、動態(tài)等問題

4、的求解）。第一章 有限元方法導論（2學時）通過本部分的學習，要求學生掌握有限元方法定義及基本求解步驟、發(fā)展過程等。教學內容包括有限元的概述、有限元的發(fā)展及常用軟件介紹。重點：有限元基本概念，有限元方法基本求解步驟和有限元的基本原理。第二章 彈性力學基本原理（4）通過本部分的學習，要求學生學習彈性力學的基本概念和基本方程等。教學內容彈性力學的概述、彈性力學基本參數、彈性力學的基本方程、變分原理和虛功原理等。重點：彈性力學基本變量，彈性力學的基本假設和彈性力學三大基本方程。第三章 平面問題有限元法（4）通過本部分的學習，要求學生掌握簡單平面問題的FEA求解過程，FEA的基本步驟和表達式；熟悉并能運

5、用平面單元及坐標變換方法。教學內容三節(jié)點三角形單元、四節(jié)點矩形單元、高次三角形單元和矩形單元，并學習平面應力和平面應變類零件的有限元分析。重點：對連續(xù)體單元特性進行研究，2D多節(jié)點單元進行構造的過程，平面類零件的有限元分析。第四章 空間問題有限元法（4）通過本部分的學習，要求學生掌握空間問題基本方程的建立及3D單元的構造，應用參數單元的一般原理和數值積分知識。教學內容常應變四面體單元、二次四面體單元、六面體單元和空間等參數單元，并學習三維零件的有限元分析。 重點：了解熟悉單元剛度矩陣的縮聚及位移函數構造的收斂性要求。第五章 常用工程機械的有限元分析（4）通過本部分的學習，要求學生掌握幾種典型機

6、械產品的零部件和整體分析。運用前幾章所學知識，對不同機械產品的零部件進行二維和三維造型，并進行組裝，考慮接觸條件，加載各種實際工況邊界條件，對相應產品的有限元模型進行力學強度分析。重點：零部件的裝配和接觸問題設置、各種邊界載荷的施加。 第六章 結構動力學問題的有限元法（4）通過本部分的學習，要求學生掌握動力學方程的求解方法，結構模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學中的應用。教學內容動力學方程、單元質量矩陣、阻尼矩陣、特征值問題及其解法和結構動力學方程的求解。重點：了解熟悉各種結構動力學問題。各種單元的動力學方程，利用幾何剛度矩陣，計算動力響應。 四、課程建設與改革（含教學思想、教學方法、教學手段） （黑體，小

7、4號字）課程采用多媒體和軟件操作實時交互的上課模式，由于本課程結合科研前沿，有較多的科研成果，可以通過多媒體電腦給學生演示，起到較為直觀的效果。課堂講課與學生查閱資料、進行課堂討論相結合。通過反復練習，應能處理基本工程應用問題仿真和模擬，獨立完成模型建立、材料屬性設置、網格劃分、載荷及后處理。上機操作10個學時。為了幫助學生掌握課程的基本內容，培養(yǎng)獨立分析能力和一定的研究能力，初步布置作業(yè)2次，由于該課是涉及學科研究前沿，因此包括查閱相關論文，并適當安排一定數量的分析討論。五、各教學環(huán)節(jié)學時分配講課習題課討論課實驗其他合計第一章22第二章24第三章226第四章226第五章227第六章227合計12820六、考核及成績評定方式根據平時上課出勤情況，課堂討論表現情況，作業(yè)完成情況及筆試與課后大作業(yè)相結合。七、教材和參考書目教 材：有限元分析及應用劉揚，劉巨保，羅敏編著，中國電力出版社，2008 參考書：1王勖成，邵敏著. 有限元法基本原理與數值方法(第2版). 清華大學出版社，19962王勖成. 有限單元法. 清華大學出版社，20033巴特，威爾遜著