有限元分析基础教学大纲.docVIP

有限元分析基础 Fundamentals of Finite Element Analysis 一、课程基本信息 学分：2.5 总学时：40学时 讲课学时：40学时 上机学时：1周（有限元分析基础实践 实验学时：0 学时 课程A/B类归属： 课程代码 开课学期：第五学期 先修课程：理论力学、材料力学、线性代数 二、课程介绍及教学目的、教学要求 有限元法作为边值问题的近似计算方法，随着计算机和计算技术的迅猛发展，其应用已从固体力学发展到流体力学、热力学、电磁学、声学、光学、生物学等多耦合场问题。《有限元分析基础》是材料成型类专业的一门专业基础课，主要介绍固体力学有限单元法的基本理论和应用。在对有限单元法的原理、方法进行讲授的同时配以相应的计算算例及大型工程软件的使用示例，加深学生的理解和消化。本课程对于学生了解和掌握有限单元法的基本理论和实施方法、培养他们对工程结构和设备的受力及变形分析技能并最终提高他们的工程设计能力和解决实际问题的能力，具有重要的理论指导作用。 三、本课程与其他有关课程的联系 本课程的先修课程是高等数学、线性代数、工程力学等。学生通过对本课程的学习，将为学习和巩固机械设计、材料成型及控制、材料失效分析、专业结构装备制造以及其他机械性质的专业课程打下坚实的基础。 四、课程内容及课时分配 （一）课程内容 第一章 概述 1.1 有限单元法的概念 1.2 有限单元法基本步骤 1.3 工程实例 第二章 结构几何构造分析 2.1 结构几何构造的必要性 2.2 结构计算基本知识 2.3 结构几何构造分析的自由度与约束 2.4 自由度计算公式 第三章 杆系结构静力分析的有限单元法 3.1 结构离散与向量表示 3.2 位移函数及单元的刚度矩阵 3.3 坐标变换及单元刚度矩阵 3.4 整体刚度矩阵 3.5 约束处理及求解 3.6 计算示例 3.7 ANSYS桁架结构计算示例 3.8 ANSYS刚架结构计算示例 第四章 平面结构问题的有限单元法 4.1 平面应力问题 4.2 平面应变问题 4.3 平面问题的离散化 4.4 平面三结点三角形单元 4.5 ANSYS平面结构计算示例 第五章 等参元 5.1坐标变换与平面四结点等参元 5.2平面八结点等参单元 5.3单元刚度矩阵 5.4 ANSYS等参元计算示例 第六章 空间问题的有限单元法 6.1 三维应力状态 6.2 空间结构的离散化 6.3 简单四面体单元 6.4 20结点等参元 6.5 ANSYS空间问题计算示例 第七章 轴对称旋转单元 7.1 应力与应变关系 7.2 单元刚度矩阵 7.3 ANSYS轴对称旋转单元计算示例 （二）课时分配 课程内容 学时分配 第一章 概述 1学时 第二章 结构几何构造分析 3学时 第三章 杆系结构静力分析的有限单元法 9学时 第四章 平面结构问题的有限单元法 9学时 第五章 等参元 6学时 第六章 空间问题的有限单元法 6学时 第七章 轴对称旋转单元 6学时 五、实验环节内容（有限元分析基础实践 上机内容: 1、ANSYS软件的安装及基本操作 2、ANSYS建模（几何模型的建立、单元定义、网格划分） 3、加载、求解与后处理操作练习 4、杆系结构静力分析 5、平面结构问题的有限单元法分析 6、空间问题的有限单元法分析 六、执行大纲应注意的问题 1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授，注意精讲多练。 2、抓好上机实践环节，重视学生实践能力的培养。 3、大纲内章节的顺序和内容的安排仅供参考，教师可根据情况作适当的变动。 七、教材与参考书 1、《有限单元法原理及应用简明教程》，高秀华、张小江、王欢等编著，北京：化学工业出版社，2008 2、《有限元基础理论与ANSYS应用》，张洪信主编，北京：机械工业出版社，2006