【现代设计方法】

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1、【现代设计方法】【ModernDesignTheoryandMethodology】一、基本信息（必填项）课程代码：【b0622116】课程学分：【2】面向专业：【机械设计制造及其自动化】课程性质：【系级选修课】开课院系：机电工程系使用教材：主教材【主教材：罗中华著，最优化方法及其在机械行业中的应用，电子工业出版社，2008年】辅助教材【孙靖民《现代机械设计方法》，机械工业出版社，2012年6月】参考教材【孟宪颐主编，现代设计方法基础，机械工业出版社，2009年1月】先修课程：【高等数学、线性代数、理论力学、材料力学、机

2、械原理、机械设计、C语言】二、课程简介本课程是机械类专业的一门实践性很强的专业技术选修课，通过对本课程的学习，可以使学生获得机械优化设计、有限元和可靠性设计的基本知识，为学生从事机电产品的设计、产品开发与管理工作打下坚实的基础。本课程的主要任务是使学生掌握机械优化设计中基本概念、优化设计建模、黄金分割法等常用一维搜索方法、梯度法等无约束优化方法和复合形法等约束优化方法，了解有限元法基本思想、弹性力学有限元求解问题的基本步骤和相关软件，了解可靠性设计的基本概念。为毕业设计和从事机电产品的设计、产品开发与管理工作打下坚实的基

3、础。本课程所讲授优化设计的概念、一维搜索方法、无约束优化方法和约束优化方法，弹性力学有限元基础和可靠性设计等方面的内容。为将来从事机电产品的设计、产品开发，提高产品质量，降低产品成本，以及提高产品在国际市场上的竞争能力具有重要意义。三、选课建议该课程适合机械设计制造及其自动化、三年级下学期或四年级上学期，在完成高等数学、机械制造基础、理论力学、材料力学、机械原理和机械设计等课程的教学后开设此课程。四、课程与培养学生能力的关联性专业能力控制自主表达设计工程逻辑安装尽责协同服务信息国际系统学习沟通计算制图分析调试抗压创新关爱

4、应用视野应用能力能力能力能力能力五、课程学习目标注：教学大纲电子版公布在本学院课程网站上，并发送到教务处存档。通过本课程的学习，要求学生获得机现代设计方法中最基本的专业知识和技能，具体要达到的知识目标和能力目标是：1.掌握机械优化设计基本概念；2.掌握机械优化设计数学模型的建立；3.学会2~3种一维搜索方法；4.学会2~3种无约束最优化问题的求解方法；5.学会1~2种无约束最优化问题的求解方法；6.了解有弹性限元的基本概念、求解的方法等；7.了解可靠性设计的度量指标、机械零件可靠性设计。六、课程内容第1章

5、最优化问题基础知识知道优化设计数学模型的建立，如目标函数、约束条件、可行解等优化设计的基本概念，正定矩阵、向量的范数、二次函数、梯度和Hessian矩阵、最优解的充要条件等数学基础知识。第2章一维搜索理解单谷函数的搜索区间的理论与单谷函数的搜索区间确定的方法，运用平分法、0.618法和抛物线插值法等求解一维搜索问题。第3章无约束最优化问题的求解方法理解梯度法、共轭梯度法、变尺度法、模式搜索法、Powell法等无约束最优化问题的求解方法的原理和方法，知道这些方法如何搜索方向和搜索步长的确定。第4章约束最优化问题的求解方法理

6、解罚函数法、半惩罚函数法等约束最优化问题的求解方法的原理和方法，约束最优化问题如何转化为无约束最优化问题，惩罚函数和惩罚因子的选取。运用复合形法求解约束优化设计问题。第5章弹性力学基本理论和有限元法了解弹性力学有限元法的基本思路和特点、弹性力学基本理论和弹性力学有限元法。第6章可靠性设计了解产品设计中的可靠性问题、产品可靠性指标，以及机械零件可靠性设计。七、课内实验名称及基本要求（适用于课内实验）列出课程实验的名称、学时数、实验类型（演示型、验证型、设计型、综合型）及每个实验的内容简述。实验实验序号实验名称主要内容备注时

7、数类型黄金分割法1.搜索区间的确定方法；1一维搜索方2.黄金分割法求解原理；2综合型法上机编程3.编写和调试程序，并求解一维优化问题。复合形法多1.初始复合形的产生；维约束优化22.复合形法的各步骤；2综合型问题求解方法上机编程3.编写和调试程序，并求解约束优化问题。注：教学大纲电子版公布在本学院课程网站上，并发送到教务处存档。34八、评价方式与成绩总评构成（1+X）（1）（X1、X2、X3……）评价方式期末考试（开卷、全部内容、120分X1：平时作业（4次占10%）钟）X2：实验报告（2次占10%）X3：学生评讲期刊机

8、械优化论文报告（分组：1次占10%）1与X两项所占比例%70%30%“1”一般为总结性评价,“X”为过程性评价，“X”的次数一般不少于3次，无论是“1”、还是“X”，都可以是纸笔测试，也可以是表现性评价。与能力本位相适应的课程评价方式，较少采用纸笔测试，较多采用表现性评价。常用的评价方式有：课堂展示、口头报告、论文、