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汽车结构有限元分析技术(ANSYS) 课程编码：202062 课程英文译名：The Finite Element Analysis of Automobile Structure 课程类别：专业选修课 开课对象：车辆工程 开课学期：第7学期 学分：2.5学分； 总学时： 40 学时； 理论课学时：32 学时； 实验学时： 0 学时； 上机学时： 8 学时 先修课程：理论力学、材料力学、汽车构造、汽车理论 教材：黄国权，有限元法基础及ANSYS应用，北京：机械工业出版社，2004 参考书： 【1】朱伯芳．有限单元法原理和应用（第二版）．北京：中国水利水电出版社，1998 【2】丁皓江，何福保．弹性和塑性力学中的有限元法．北京：机械工业出版社，1992 【3】蒋孝煜．有限元法基础．北京：清华大学出版社，1992 【4】白葳??喻海良通用有限元分析ANSYS 8.0基础教程清华大学出版社2005 【5】李浩月，周田朋，刘相新．ANSYS工程计算应用教程．北京：中国铁道出版社，2003 【6】龚曙光．ANSYS工程应用实例解析．北京：机械工业出版社，2003 一、课程的性质、目的和任务 本课程主要讲述有限元的基本原理以及有限元法在汽车结构分析中的应用。主要包括：弹性力学基础知识；有限元的基本原理；杆系结构有限元；板壳问题的有限元；在汽车结构分析过程中，建立力学模型、划分单元网格、选择工况、施加载荷、进行边界条件处理；大型应用软件ANSYS的使用介绍。通过本课程的学习，使学生掌握有限元的基本原理，能利用ANSYS程序对汽车零部件、车架等结构进行有限元分析。 二、课程的基本要求 掌握有限元方法的基本理论；学会用离散方法求解微分方程；掌握有限元方法的基本公式推导；学会利用ANSYS程序对汽车零部件、车架等结构进行有限元分析。 三、课程的基本内容及学时分配 （1） 弹性力学基础知识（2学时） 应力分量和平衡微分方程；位移和应变的概念及几何方程；物理方程；边界条件 及弹性力学问题解法简介；虚功方程。 （2） 弹性力学平面问题的有限元法 （6学时） 两种平面问题；有限元法的概念和平面问题的离散化；单元位移模式和解答的收敛性；单元内的应力和应变；单元刚度矩阵；载荷向节点的移置；总刚度矩阵的形成及其特点；边界约束条件的处理；平面矩形单元。 （3） 空间轴对称问题的有限元法（4学时） 轴对称问题的概念和基本方程式；三角形截面环形单元分析；面积坐标及载荷的移置；轴对称有限元问题实例。 （4） 杆系结构有限元法 （6学时） 平面刚度单元分析；坐标变换；载荷向节点的移置；结构的总刚度方程和算例；空间刚架的单元刚度矩阵；考虑横向剪切时梁单元的刚度矩阵；单元的刚度矩阵和坐标变换。 （5） 板壳问题的有限元法 （8学时） 薄板弯曲问题；矩形薄板单元；三角形薄板单元；用三角形平面壳体单元计算薄壳。 形函数、等参单元中的向量计算。 （6） 组合结构的有限元法及实例（6学时） 三维实体的有限元法。比较各种单元的特性，掌握实际应用中选择单元类型的方法。不同单元的组合与主、从自由度。汽车零部件、车架等结构的有限元分析方法； （7） ANSYS程序使用（8学时） ANSYS前处理器实体建模、布尔运算、网格划分、约束和加载等；求解器对杆、梁、板、壳等进行结构分析，通用后处理器的使用。 四、课内实验安排 序号 实验项目(上机) 学时 类型 每组人数 基本教学要求 1 前处理器实体建模、布尔运算 2 设计 30 学会基本建模方法 2 网格划分、约束和加载 2 设计 30 掌握单元选择、边界处理、载荷施加 3 汽车零部件结构分析及后处理器使用 4 综合 30 掌握利用ANSYS程序的结构分析基本方法 五、习题及课外教学要求 习题内容注意类型搭配，结合基本理论的授课进程，要求利用ANSYS软件进行不同 层次的结构分析。尽量选用加深概念，开拓思路、综合应用及训练基本技能的题目。 六、考核方式及成绩评定 考核方式：书面考试。 成绩评定：以期末笔试成绩为主，参考平时作业情况。 拟稿人 ： 李芳 审定人：佘翊妮 2