汽车数字化设计与优化教学大纲.doc

《汽车数字化设计与优化》教学大纲 课程编号：420023 课程性质：专业基础课 先修课程：线性代数、材料力学、机械设计 总学时数：60 学分：3.5 讲课：48 实验：0 上机：12 课外实践：0 适合层次：本科 适合专业：车辆工程；热能动力；机械设计制造与自动化 一、课程的目的与任务（100～150字） 本课程是一门计算机应用与机械工程相结合的专业技术基础课。主要讲授数字化设计与优化技术的认识技术的重要性，。 要点：掌握函数的方向导数与梯度、函数的泰勒展开式与海塞矩阵、优化问题的数值迭代法、无约束优化问题的极值条件、约束优化问题的极值条件。 9、 要点：掌握确定有哪些信誉好的足球投注网站区间的方法—进退法、黄金分割法、二次插值法。 10、 要点：掌握最速下降法、牛顿法；了解坐标轮换法、共轭方向及鲍威尔法、共轭梯度法、变尺度法、单纯形法。 11、 要点：掌握惩罚函数法；了解随机方向有哪些信誉好的足球投注网站法、复合形法。 12、HYPERWORKS的结构优化方法 要点：理解结构优化的有限元法、掌握利用HYPERWORKS进行结构优化的一般步骤以及拓扑优化、形貌优化、形状优化、尺寸优化方法。 三、实践教学要求 本课程实践性环节主要是（基于示例的）上机操作，其内容包括： 基于特征的参数化实体建模基础：草图的建立与扫描特征。 零件三维设计：掌握零件三维设计的基本方法和步骤，熟悉基于三维模型创建工程图的基本方法。 自由形状建模：理解曲线、曲面的生成原理，了解曲线、曲面建模特点，掌握由点到线、由线到面的自由形状建模的基本方法。 约束优化方法：要求学会在MATLAB中实现约束优化计算的方法。 学会应用HYPERWORKS进行结构优化模型的设置方法和步骤。 实验项目的设置及学时分配 实验（上机）学时 12 应开实验项目个数 6 序号 实验项目名称 实验要求 学时分配 实验类型 备注 1 截面草绘及拉伸特征 必做 2 验证型 2 工程图视图布置及细节 必做 2 验证型 3 曲线及曲面建模 必做 2 验证型 4 最优化方法的MATLAB实现 必做 2 设计型 5 Hyperworks概念优化设计 拓扑优化 必做 2 验证型 2选1 形貌优化 6 Hyperworks详细优化设计 形状优化 必做 2 验证型 2选1 尺寸优化 四、学时分配 序号 课程内容 学时分配 讲课 实验 上机 课外 小计 1 数字化技术概述 2 2 几何建模技术 4 3 基于CAD软件的三维设计与基本操作 6 4 4 曲线、曲面建模原理与方法 8 2 5 数据交换技术 2 6 优化设计概述 2 7 优化设计的数学基础 2 8 一维有哪些信誉好的足球投注网站方法 2 9 无约束优化方法 4 10 约束优化方法 6 2 11 结构优化的有限元法 2 12 HYPERWORKS结构优化技术 6 4 13 机 动 2 五、课程有关说明 本课程与其它课程的关系： 学习本课程之前，应先修下列课程：线性代数、材料力学、机械设计。 执行本大纲应注意的问题： 教学过程中使用的数字化设计工具，根据教学具体条件可选择不同的软件如PRO/E、UG、CATIA等，因而相应的参考教材会有所不同。 对上机的要求： 除了表中的12学时作为课时内上机实践外，本课程的学习必须配合大量的课外上机练习。 教学方式： 本课程必须通过理论讲授与实践相结合的方法进行教学，注重数字化设计方法、优化设计技术在工程实际中的应用，并充分利用现代化教学手段，采取多媒体方式，增加本课程的信息量，提高学生的学习积极性。 考核方式： 本课程考核主要包括：平时考勤、上机、作业、期末考查。 六、建议使用教材及参考书目 刘子建 叶南海. 现代CAD基础与应用技术. 湖南大学出版社，2005 自编讲义：机械优化设计与HYPERWORKS应用。 刘惟信. 机械最优化设计. 清华大学出版社。 莫蓉. 产品三维CAD工具Unigraphics NX基础与应用. 清华大学出版社，2004 制订人：张胜兰、李楚琳 2006年2月20日 审核人：冯 樱 2006 年 2 月 22 日 分享源源不断 3