有限元分析及应用总体介绍.pdf

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1、《有限元分析及应用》曾攀石伟清华大学机械工程系课程编号：70120073英文课程名：FiniteElementAnalysisandApplications开课时间:第1周至第16周每周三第二大节:9:50–12:15上课地点:六教6A411学分:3学时:48授课教师：曾攀教授石伟副教授助教博士生：杜泓飞清华大学机械工程系tel:62782694焊接馆310zengp@mail.tsinghua.edu.cn有限元分析应用的实例•100年前的轿车设计(基于经验方法与试验)(a)初步设计(手工画图)(b)实际制作并进行经验修改有限元分析应用的实例(c)安

2、全碰撞试验(d)轿车定型(c)安全碰撞试验(d)轿车定型有限元分析应用的实例•当代汽车设计技术(a)慨念设计(全数字化CAD)(b)修改与评估(虚拟现实技术)有限元分析应用的实例(c)流体计算(基于有限元方法或差分法)(d)结构计算(基于有限元方法)有限元分析应用的实例(e)安全碰撞数值试验(基于有限元方法)(f)安全气囊数值试验(基于有限元方法)有限元分析应用的实例(g)底盘动力学数值试验(h)行驶路况数值试验(基于多体动力学与有限元方法)(基于有限元方法)有限元分析应用的实例(i)关键结构件的优化设计(j)覆盖件成形的工艺及模具(基于有限元方法)(

3、基于有限元方法)有限元分析应用的实例(k)焊装线的生产仿真(l)正式投产并投放市场(基于动态仿真方法)基于有限元方法的数值试验与实际试验的比较基于有限元方法的数值试验与实际试验的比较基于有限元方法的数值试验与实际试验的比较什么是有限元分析？•分析复杂工程问题的工具•从事科学研究的工具目的：•将对象数值(字)化•进行数值(字)表达•获得对象的所有数值信息学习该课程的意义?•体现信息化时代的特征•进行复杂工程问题的数值实验•从事科学研究的精确方法麻省理工学院(MIT)的情况•该校的工程学院在机械工程方面的课程设有30门(类)，有限元分析方面有二门，即a.固

4、体与流体中的有限元分析(编号：2094)b.计算机辅助机械设计中的有限元分析(编号：231)具体要求Readingassignments(基本原理的掌握)Computerassignment(软件平台的操作)TermProject(实际问题的处理)有限元分析的特征非常普及而又通用的工具涉及这样几个方面：•数学力学基础；•计算机应用；•工程领域。课程的安排•第一部分有限元分析的原理•第二部分FEA软件平台(ANSYS)及力学建模•第三部分Project教学方式•课堂教学为主(黑板板书)•ANSYS平台的建模练习•Project(提供样例教学)

5、•网上辅助教学系统(专门的网页)考核方式•(1)平时书面作业•(2)上机练习Project(ANSYS)＋大作业•(3)“基本原理”课程测验教材及参考书课程提纲：每次课后挂在网络辅助教学系统的网页上教材：曾攀，有限元分析及应用，清华大学出版社，2004.6（2005年被教育部评为研究生教学用书）目前第4次印刷参考书(一)1.曾攀，有限元基础教程，高等教育出版社，20092.王勖成，邵敏，有限单元法基本原理和数值方法，北京：清华大学出版社，1997参考书(二)1.ChandrupatlaT，工程中的有限元方法，清华大学出版社，2006(曾攀译)2.Zie

6、nkiewiczOC，有限方法(第1卷)，基本原理，清华大学出版社，2008(曾攀译)与相关课程的关系•工程中的有限元分析专题•(研究生新课)有限元分析有限元分析及应用(本科)(研究生学位课)另一门研究生新课：《工程应用的有限元分析专题》第9周至第16周，每周五下午13:30-16:05上课地点:六教6B401学分:2学时:32曾攀曾攀方刚雷丽萍主要内容介绍•专题研究01:孔边应力集中问题与复合材料分析•专题研究02:高梁弯曲与弹性结构分析•专题研究03:弹塑性问题与圆盘安定分析•专题研究04:压杆稳定问题与工程结构的稳定性分析•专题研究05:拉索受力

7、问题与斜拉桥结构分析•专题研究06:温度应力问题与圆筒应力分析•专题研究07:接触问题与圆柱体之间的对压分析•专题研究08:单摆建模与”中华和钟”的振动分析•专题研究09:过盈配合问题与压力机结构分析•专题研究10:螺栓连接问题与火箭连接耳环失效分析《有限元分析及应用》课程体系及内容第一部分有限元分析的原理1引论1.1各力学学科分支的关系(对象、变量、方程、求解途径等方面的比较)1.2任意变形体力学分析的基本变量及方程1.3有限元方法的思路及发展过程《有限元分析及应用》课程体系及内容2有限元分析的力学基础2.1变形体的描述与变量定义2.2弹性体的基本假

8、设2.32D问题的基本方程(分量形式，指标形式)2.43D问题的基本方程(分量形式，指标形式)