有限单元法及其工程应用
课程信息
| 课程名称／课程号 | 适用范围与修读要求 |
|---|---|
| 有限单元法及其工程应用 ENER3216M |
过控 · 25级及以前、26级 专业选修 · 模块选修 车辆 · 25级及以前 专业选修 · 模块选修 |
课程简介
展开查看
《有限单元法及其工程应用》是工程技术人员技能培养类的一门课程，主要阐述有限元法的原理及应用。以线弹性结构为重点，介绍有限单元法的基本方程、构造单元和形函数的原则和方法、不同单元特性的分析比较以及各种数值方法的原理与分析。并结合工程应用及有限元软件介绍轴对称问题、杆梁系统、空间结构有限元法等。
来源：教务网。
课程内容
分数构成
评价方法：加强过程性考核，强化考核学生的主动参与度，增加考核学生对学科知识的理解深度。
成绩评定：总评成绩= 60%期末成绩 + 40%平时成绩。
平时成绩由平时作业、课堂测验、到课情况等构成。期末成绩以大作业的方式进行考核，基于ANSYS平台解决一个真实工程案例的方式进行。
课程大纲
展开查看
第一次：绪论
主要内容：讲解有限元的形成与发展、有限元法的分析过程、有限元的特点和实质、常用结构有限元软件、有限元应用实例等。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工业软件；介绍工业软件的历史。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第一章，清华大学出版社，2004.
第二次：有限元分析的力学基础
主要内容：讲解有限元分析的力学基础，包括弹性力学的三大变量、三大方程、两类边界、两类平面问题、弹性问题的能量表示、刚体位移等。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工业软件；介绍工业软件的世界格局。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第二章，清华大学出版社，2004.
第三次：有限元分析的数学基础
主要内容：讲解有限元分析的数学基础，包括简单弹性问题的解析求解、弹性力学问题近似求解的加权残值法、虚功原理、最小势能原理等。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工业软件；介绍中国工业软件的发展情况。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第三章，清华大学出版社，2004.
第四次：杆梁结构的有限元分析
主要内容：讲解杆梁结构的有限元分析，包括简单杆结构、变形体有限元分析的完整步骤、局部坐标系下杆单元描述、平面杆单元、空间杆单元的坐标变换；局部坐标系下梁单元描述、平面梁单元、空间梁单元的坐标变换等。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：科学精神；介绍固体及材料力学家。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第四章，清华大学出版社，2004.
第五次：连续体弹性问题的有限元分析原理（上）
主要内容：讲解连续体弹性问题的有限元分析原理的第一部分，连续体有限元分析的过程、二维单元的构造、轴对称问题的基本方程等。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工匠精神；介绍工业软件ANSYS的发展史。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第五章，清华大学出版社，2004.
第六次：连续体弹性问题的有限元分析原理（下）
主要内容：讲解连续体弹性问题的有限元分析原理的第二部分，包括轴对称单元、三维单元的构造等。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工匠精神；介绍工业软件ABUQUS的发展史。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第五章，清华大学出版社，2004.
第七次：有限元分析中若干问题的考虑及复杂单元的构造（上）
主要内容：讲解有限元分析中若干问题的考虑，包括单元节点编号与半带宽、边界条件处理与支反力计算、形函数性质、刚度矩阵性质。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工匠精神；介绍工业软件FLUENT的发展史。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第六章，清华大学出版社，2004.
第八次：有限元分析中若干问题的考虑及复杂单元的构造（下）
主要内容：讲解复杂单元的构造，包括位移函数构造的收敛性要求、有限元分析误差与精度的控制方法、高阶单元构造。（课堂作业与思考题）
课程思政融入点与实施方法：工匠精神；介绍工业软件巨头达索系统的发展史。
阅读材料：曾攀，《有限元分析及应用》，第六、七章，清华大学出版社，2004.
第九次：基于ANSYS平台的有限元建模与分析
主要内容：讲解ANSYS简介、ANSYS分析基本过程等。（上机操作和课堂作业）
第十次：ANSYS几何建模（前处理）
主要内容：讲解并演示建立实体模型、有限元网格划分等。（上机操作和课堂作业）
第十一次：ANSYS施加载荷及求解（求解器）
主要内容：讲解并演示施加载荷方法、求解器等。（上机操作和课堂作业）
第十二次：ANSYS结果处理与显示（后处理）
主要内容：讲解通用后处理器、时间-历程后处理器等。（上机操作和课堂作业）
第十三次：ANSYS结构静力学分析
主要内容：介绍结构静力学分析内容，包括线性静力学问题工程实例。（上机操作和课堂作业）
第十四次：ANSYS结构动力学分析
主要内容：介绍结构动力学分析内容，包括动力学问题工程实例。（上机操作和课堂作业）
第十五次：ANSYS非线性分析
主要内容：介绍非线性分析基本过程，包括非线性问题工程实例。（上机操作和课堂作业）
第十六次：ANSYS热分析
主要内容：介绍热分析的基本概念，包括传热学经典理论、热力学分析工程实例。（上机操作和课堂作业）
附：时间表
周次 |
学时 |
教学内容（要点） |
课程思政融入点和实施方法 |
教学形式（理论、讨论、实践、实验、测试等） |
1 |
2 |
绪论 |
思政融入点：工业软件； 案例：介绍工业软件的历史 |
理论讲授 |
1 |
2 |
有限元分析的力学基础 |
思政融入点：工业软件； 案例：介绍工业软件的世界格局 |
理论讲授 |
2 |
2 |
有限元分析的数学基础 |
思政融入点：工业软件； 案例：介绍中国工业软件的发展情况 |
理论讲授 |
2 |
2 |
杆梁结构的有限元分析 |
思政融入点：科学精神； 案例：介绍固体及材料力学家 |
理论讲授 |
3 |
2 |
连续体弹性问题的有限元分析原理（上） |
思政融入点：工匠精神； 案例：介绍工业软件ANSYS的发展史 |
理论讲授 |
3 |
2 |
连续体弹性问题的有限元分析原理（下） |
思政融入点：工匠精神； 案例：介绍工业软件ABUQUS的发展史 |
理论讲授 |
4 |
2 |
有限元分析中若干问题的考虑及复杂单元的构造（上） |
思政融入点：工匠精神； 案例：介绍工业软件FLUENT的发展史 |
理论讲授 |
4 |
2 |
有限元分析中若干问题的考虑及复杂单元的构造（下） |
思政融入点：工匠精神； 案例：介绍工业软件巨头达索系统的发展史 |
理论讲授 |
5 |
2 |
基于ANSYS平台的有限元建模与分析 |
实践（上机操作） |
|
5 |
2 |
ANSYS几何建模（前处理） |
实践（上机操作） |
|
6 |
2 |
ANSYS施加载荷及求解（求解器） |
实践（上机操作） |
|
6 |
2 |
ANSYS结果处理与显示（后处理） |
实践（上机操作） |
|
7 |
2 |
ANSYS结构静力学分析 |
实践（上机操作） |
|
7 |
2 |
ANSYS结构动力学分析 |
实践（上机操作） |
|
8 |
2 |
ANSYS非线性分析 |
实践（上机操作） |
|
8 |
2 |
ANSYS热分析 |
实践（上机操作） |
学习资料链接
CC98 原帖需登录访问。
- 有限单元法及其工程应用：过控课程与作业参考 — Wong
过控2021级；2023–2024秋冬
原帖对应章节含理论、软件学习经验及个人大作业附件。