有限元分析课程教学大纲

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1、《有限元分析》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：NA3242、课程名称（中文）：有限元分析课程名称（英文）：Finiteelementanalysis3、学时/学分：34学时/2学分4、先修课程：船舶结构力学、弹性力学概论、矩阵、高等数学5、面向对象：船舶与海洋工程以及相关专业6、开课院（系）、教研室：船舶、海洋与建筑工程学院结构力学研究所7、推荐教学参考书：《结构有限元分析》，赵经文、王宏钰编著，科学出版社，2001年《船舶结构力学》，陈铁云、陈伯真，上海交通大学出版社，1991年《船舶结构有限元分析》，孙丽萍主编，哈尔滨工程大学出版社,2004年8月二、课程性质和

2、任务本课程属于专业基础课程，主要讲授结构有限元分析方法。作为结构分析的三大手段之一（试验、理论分析、数值模拟），有限元分析是目前应用最广泛的结构数值模拟手段，特别随着电子计算机硬件技术、图形处理技术、CAE技术、商用有限元分析程序的大力发展，结构有限元分析在各个领域（包括造船、海洋、航天、航空、机械、土木、能源等）受到了广泛的重视。因此学习和掌握有限元分析的基本原理和方法，对于将来从事工程技术工作的工科学生来说是一个不可缺少的环节。通过本课程的学习，希望学生能够掌握有限元分析的基本原理和方法，并能够借助于商用有限元软件MSC/NASTRAN，解决一些简单的结构分析问题，从而为

3、学生今后在工作岗位上应用有限元软件，解决具体的工程实际问题，打下良好的基础。本课程各教学环节对人才培养目标的贡献见下表。知识能力素质要求各教学环节的贡献度课堂讲授课堂讨论自学大作业作业实践教学环节考试课堂整体贡献度知识A1A2A3A4A5A6√√√√√√√A7√√√√√√√A8A9能力B1B2√√√√√√√B3B4B5B6B7√√√√√√√B8B9B10√√√√√√√B11B12B13素质C1C2C3C4√√√√√√√C5C6C7√√√√√√√三、教学内容和基本要求有限元分析》的教学内容分为两大部分，第一部分是课堂教学，学习有限元分析的基本原理和方法，共18学时；第二部分是上

4、机实习，学习MSCMSC/PATRAN和MSC/NASTRAN的软件基本使用，共18学时。第一部分课堂教学（总16学时）第一章 引言（总1学时）1．1结构力学分析方法概述1．2有限元方法的发展要求：认识到有限元法是结构力学分析的重要手段。第二章平面问题有限元法(总7学时)2．1弹性力学平面问题的基本方程（2）弹性力学平面问题的基本变量,平面应力,平面应变平衡方程,几何方程,物理方程,边界条件最小势能原理,弹性力学经典近似解法-RITZ方法2．2平面问题三角形单元分析（2）单元的离散、单元的位移模式与形函数、单元应变与应力、基于最小势能源流的有限元平衡方程,单元刚度矩阵分析2．

5、3平面的问题的有限元求解（1）整体刚度矩阵的形成、边界条件、等效节点载荷2．4空间问题的有限元(1)2．5典型习题（1）要求：掌握平面问题有限元分析的一般过程，掌握单元离散、位移插值以及形函数的概念，并能够对三角形单元，推导出单元刚度矩阵、组装整体刚度矩阵、施加边界条件、计算等效节点载荷。第三章杆系结构有限元法(总4学时)3．1直梁的有限元分析（2）单元、节点位移、节点载荷、单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、边界约束条件、非节点载荷的处理3．2平面刚架的有限元分析（1）单元分析（局部坐标系）、刚度矩阵的坐标变换、整体刚度矩阵、边界支撑条件、非节点载荷处理3．3典型习题（1）要求：掌

6、握单元刚度矩阵和整体刚度矩阵的形成，掌握边界条件的处理和非节点载荷的处理方法。第四章板的弯曲问题（总2）4．1经典薄板弯曲理论（1）板的基本力学假定基本变量，广义应力，广义应变最小势能原理4.2四节点矩形板弯曲非协调单元（1）第五章温度场场和热应力分析概述（总1）5.1温度场问题的基本方程5.2热应力问题的有限元第六章课程总结（总1）6．1复习与考试说明（考题说明）6．2船舶与海洋工程结构有限元分析的发展概述要求：对本课程的重要基本概念、主要思想能够掌握，并对船舶与海洋工结构有限元分析的当前发展热点能有大致的了解。四、实验（上机）内容和基本要求本课程安排18个学时的上机实习，

7、具体内容有：1PATRAN/MSC的功能介绍、主要界面说明、建立有限元分析的一般过程、计算结果的后处理。2使用PATRAN/MSC完成平面问题三角形单元的有限元建模，并使用NASTRAN/MSC进行有限元求解分析。整个过程包括几何建模、有限元、材料特性、边界条件、计算结果的后处理等。要求：掌握MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN软件的基本使用方法，并能够完成简单的结构分析问题（平面构架问题和平面应力问题）。五、对学生能力培养的要求本课程属于专业基础课程，新概念较多，并含有一定的公式推导，希望在教