有限元技术基础14

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1、《有限元技术基础》教学大纲一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。2．课程任务：本课程针对车辆工程学生的发展需求，通过典型的工程算例，把有限元法的概念、方法融入实践当中，加深学生对有限元法的认识、理解和掌握。课程内容包含了弹性力学的基本理论、各种单元的弹性力学的有限元法。二、课程教学基本要求《有限元基础》课程是车辆工程专业中的一门重要的专业课程。该教学过程中要贯彻有限元法的思想方法，解读应用有限元法来解决机械工程中实际工程问题的应用要点，使同学们掌握应用有限元法提高行业竞争力的基础知识。成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时测验

2、、作业、课堂提问、课堂讨论等）（30％)。成绩评定采用百分制，60分为及格。三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求使学生了解有限元法在机械工程中的应用，激发学生对有限元法的学习兴趣。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生掌握有限元的基本概念、了解常用商业软件及有限元发展概况。3.教学重点和难点教学重点是有限元的基本概念。教学难点是应用有限元法解决问题的基本思路和步骤。4.教学内容第一节有限元的基本概念1.有限元的定义2.基本术语3.有限元分类4.数值分析方法5.有限元分析的基本步骤6.有限元应用优势第二节常用商业软件及有限元发展概况1.常用商业软件2.有

3、限元发展状况第二章弹性力学基本理论1.教学基本要求掌握弹性力学的基本思路和相关的基本理论。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生掌握弹性力学的基本方程和基本理论。3.教学重点和难点教学重点是弹性力学的基本方程。教学难点是弹性力学基本方程的推导过程。4.教学内容第一节弹性力学的基本假设1.引理假定物体是连续的2.假定物体是完全弹性的3.假定物体是均匀的4.假定物体是各向同性的5.假定位移和变形是微小的第二节弹性力学的基本方程1.平衡方程2.几何方程3.本构方程4.变形协调条件5.边界条件第三节弹性力学平面问题1.平面应力2.平面应变3.轴对称4.四种简化结果对

4、比第四节弹性力学基本方程的推导1.平衡方程2.几何方程3.变形协调条件4.边界条件第五节弹性力学的基本原理1.圣维南原理2.最小总势能原理第六节弹性问题的解法1.位移法2.应力法第三章平面问题的有限元法1.教学基本要求掌握平面问题的有限元法的基本思路。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生掌握三角形单元、四边形单元等的平面问题的有限元法的基本思路及计算步骤。3.教学重点和难点教学重点是三角形单元的有限元法的计算方法。教学难点是矩形单元的有限元法的计算方法。4.教学内容第一节三角形单元1.位移函数2.应变与应力矩阵3.形函数的性质4.有限元方程5.等效节点载荷

5、6.整体刚度矩阵的组装7.引入边界条件进行求解8.算例9.单元收敛性第二节矩形单元1.位移函数2.算例第三节平面等参单元1.高阶等参元刚度矩阵2.算例第四节平面单元应用比较分析1.低阶单元与高阶单元2.选用单元的一般原则3.算例4.提高计算精度的途径第四章杆件系统的有限元法1.教学基本要求掌握杆件系统的有限元法的基本思路。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生掌握杆单元、梁单元的有限元法的基本思路及计算步骤。3.教学重点和难点教学重点是平面桁架结构及刚架结构的有限元计算方法。教学难点是空间桁架结构及刚架结构的有限元计算方法。4.教学内容第一节平面及空间桁架结

6、构有限元法1.桁架单元刚度矩阵2.桁架单元转换矩阵3.整体坐标系下的单元刚度矩阵4.总体刚度矩阵5.算例第二节平面及空间刚架结构有限元法1.平面刚架单元2.空间刚架单元3.刚架单元转换矩阵4.算例第五章空间问题与板壳的有限元1.教学基本要求掌握空间问题与板壳的有限元法的基本思路。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生掌握空间实体单元、板壳单元的有限元法的基本思路及计算步骤。3.教学重点和难点教学重点是空间轴对称问题的有限元计算方法。教学难点是板壳单元的有限元计算方法。4.教学内容第一节空间轴对称问题的有限元1.位移模式2.单元应变3.单元应力4.单元刚度矩阵

7、5.等效节点载荷第二节常用的体单元1.四面体单元2.高阶体单元第三节板壳单元1.基本方程2.单元位移模式3.单元应变与应力4.单元刚度矩阵5.算例第六章ANSYS简介及典型域工程案例分析1.教学基本要求掌握ANSYS软件的模块结构及发展动态。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学使学生掌握应用ANSYS的基本要点。3.教学重点和难点教学重点是弹性问题的分析步骤。教学难点是有限元分析求解的注意要点。4.教学内容第一节ANSYS简介1.弹性问题分析步骤2.有限元分析的注意要点第二节典型域工程案例