基于卓越工程师培养模式开展应力分析课程的探讨

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1、基于卓越工程师培养模式开展应力分析课程的探讨　　摘要：本文结合过程装备与控制工程专业开展的应力分析与Ansys应用课程，所提出的卓越工程师培养模式，使学生对本门课程的理论和具体应用得到了掌握，为培养高级技术人才和本专业的其他课程的建设具有重要的指导意义。　　关键词：卓越工程师；培养模式；技术人才；Ansys　　中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）32-0227-02　　一、引言　　当今社会是一个以市场经济为主体的竞争型社会，竞争激烈，大学生毕业时将面临巨大的就业压力。为了使学生能够找到适合自己的就业岗位，在学校期间就要不断地培养和提高他们的综合能力

2、，使得思想道德素质、专业知识素质和身体与心理素质等知识水平、道德修养以及各种能力等方面的综合素养能够全方面地适应这个知识经济社会。随着科技的发展，对人才的需要增大，人才是必不可少的。激发人的好奇心和求知欲，这是培养创造性思维能力的主要环节，我们不能忽视。2010年教育部的重点工作“卓越工程师培养计划”5是列入中国高等教育中长期发展规划的一个重要计划，是通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养出一大批创新型工程师，为我国走新型工业化道路和建设创新型国家提供坚实的人才支撑和智力保证。培养学生使其具有卓越工程师的

3、技能，是应用型本科院校所必须面对并重视的问题。因此在开展应力分析与Ansys应用课程当中应当紧紧围绕卓越工程师培养的目标，建立具有卓越特色的课程体系，使学生通过本门课程的学习，达到卓越工程师培养计划的要求。　　二、课堂理论教学与上机相结合5　　应力分析与Ansys应用课程是一门理论教学内容与实际应用相结合的课程，在教学过程当中，除了应重视学生理论知识的学习，即有关石油化工设备应力分析的方法、相关标准之外，还应就相关软件知识进行上机操作，针对理论内容进行上机实践。首先，针对学生应力分析基础薄弱的问题，从应力分析的数学和工程背景分析这两个方面论述，使学生认识到应力分析并非公式的堆砌，而是具有广泛

4、工程背景和在分析机械工程结构问题中具有进一步应用前景的最佳数值模拟分析工具，同时也是产品全数字化设计制造的桥梁之一。其次，详细介绍在机械工程中应用成熟的单元技术，如：轴对称单元、接触单元、弹簧单元、板壳单元、实体单元等。由于有限元单元种类众多，不可能一一列举，故实施讨论式、启发式的教学方式，激发学生的潜能。第三，以教学软件为工具，论述应力分析问题。结合石油化工设备中的典型设备与典型单元，进行相关实例分析。最后，分别以大型工程有限元分析软件Ansys为平台，精心挑选化工机械工程中应用实例，如塔、换热器、储罐、管道、法兰等应力分析，使学生进一步认识到该课程的广阔应用前景，同时使学生初步掌握将一个

5、工程实际问题转换为应力分析求解模型的技巧，牢固树立工程观。采用以人为本的上机实践，提供工程实际问题，对于课程教学计划中有限的上机学时，除加强上机实习的监管外，注重对学生一对一的上机辅导，鼓励学生独立完成案例分析和进行课外的上机操作练习，使本科生应用Ansys软件进行复杂设备应力分析成为可能。　　三、企业工程项目实例分析　　1.企业工程实际案例。在石油化工企业当中，经常出现各类设备及部件由于应力所导致的失效，如应力腐蚀开裂、应力集中、应力超出材料强度所引起的设备失效。特别是一些高温高压设备，一旦设备失效，不仅带来巨大的经济损失而且会造成人员伤亡。通过对本门课程的学习，使学生应具备对企业实际发生

6、的各类由于应力原因所导致的设备失效问题。通过对具体问题的分析，结合Ansys课程，能对具体的设备所采用的单元、单元材料属性、力学模型的建立、有限元模型的建立、载荷和边界条件的施加给予具体分析。特别是实际结构的简化，若仅停留在书本知识内容而不与现场的实际结构实际问题相结合，则不能真实体现设备的操作状态与工作情况。　　2.企业工程实际案例优化分析。结合企业实际结构，针对具体问题，提出解决方案。使培养出的学生不仅能够学到课堂中的内容，更能结合具体问题，提出改进思想，使对于卓越工程师的培养真正达到教―学―用的目的。例如，现有一化肥厂管线开裂分析实例，具5体案例为：合成氨塔体与富液线连接处每年春季发生

7、开裂，导致液体发生渗漏，但此设备设计结构经设计单位校核后并不存在设计缺陷，而管线与塔体连接处确实发生了渗漏。通过此问题，要培养学生实际问题与课堂理论知识相结合的能力。可从以下几个方面分析此类问题，以达到对工程实例的分析。（1）如何仿真塔体与管道的模型。通过对实际结构的分析可以知道，塔体与管道都属于薄壁结构，因此，有限元模型可以采用pipe单元进行模拟。（2）分析开裂原因。通过对有限元模型的加载可知，管道与塔体