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有限单元法原理及应用 课程性质 课程编号 课程类别：专业基础课 课程性质：选修 学时：40小时 学分：2.5 考核方式：考查 教学目的 有限单元法是近几十年随着计算机的发展，而迅速发展起来的先进的设计手段。 使学生由浅入深地掌握有限单元法的理论和概念，简单工程结构的计算机力学（数值）分析方法、及软件的使用。 课程的重点是虚功原理、杆系结构有限单元法，平面、空间问题有限单元法等。 要求学生扎实的数学与力学计算机应用基础。 教学内容（讲授）:22学时 1. 杆系结构有限单元法，4学时。有限单元法的概念、有限单元法基本步骤、位移函数、坐标变换、单元刚度矩阵、总刚、约束处理、求解。 2. 平面问题有限单元法，8 学时。平面问题的分类和特性、三角单元、等参元。 3. 空间问题有限单元法，4学时。普通单元、等参元。 4. 动力问题有限单元法，4学时。运动方程、自振频率及振型 5. ANSYS软件简介、演示。1学时(机动选讲) 6.流场解析、热解析简介、实例。1学时(机动选讲) 教学内容（上机实验）：18学时 教材与参考书 教材： 《有限单元法原理及其应用简明教程》，高秀华，张小江，王欢等编著，化学工业出版社，北京：2008年8月第一版第一次印刷（卓越亚马逊） 《有限单元法B实验指导书》，高秀华、张贵林编，吉林大学机械设计及自动化系。 参考书： 《结构力学》下册，龙驭球，包世华，高等教育出版社，北京：1999 《计算结构力学》，谢祚水，华中科技大学出版社，武汉：2004 《有限单元法及计算程序》，王焕定，吴德伦，中国建筑出版社，1987年，第1版。 《ANSYS11.0基础与典型范例》，电子工业出版社，北京：2007 内 容 《有限单元法原理及应用简明教程》 在将结构力学、弹性力学、动力学等必要的基础知识与有限单元法的基本原理及工程应用有机地结合起来的基础上，对固体力学有限单元法的原理、方法由浅入深、简明通俗地进行了介绍。主要包括：概要地介绍了结构几何构造分析及结构计算的基本知识；较全面地讲述了一维、二维、三维线弹性结构的有限元分析；论述了材料非线性、几何非线性、边界非线性（接触）、结构稳定以及动力求解等有限单元法的核心问题。 有限单元法历史 有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种工程力学问题的数值求解方法。20世纪50年代初，它首先应用于连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中，用以求得结构的变形、应力、固有频率以及振型。在20世纪70～80年代，我国开始推广有限单元法的理论及其应用。 有限单元法的应用领域、意义 有限单元法是依赖于计算机软硬件技术的一种数字模拟技术。由于这种方法的有效性，其理论与应用发展非常迅速。有限单元法的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、生物学等多项耦合场问题。有限单元法在某种程度上可以取代实验，从而加快了设计或者研究的问题的进度，大大提高了其安全性、可靠性和经济性，为工业技术的进步起到了巨大的推动作用。 有限单元法的应用领域、意义 随着计算机软硬件技术的发展，有限单元法能够被少数人掌握的局面应该打破；其次，工程技术的创新发展、工程的复杂性又需要更多的工程技术人员、研究工作者掌握这种现代技术。目前，大型商业化的有限元工程软件比较成熟，从应用技术角度来讲，一般结构分析可以采用通用软件。但是，从使用与发展的角度出发，为了能够很好地掌握和学习工程软件以及必要的程序二次开发，则必须对有限单元法的基本原理和方法有相当程度的理解，否则使用者在解决工程问题时将会无所适从。 成绩评判办法 根据考试、作业，实验、出席情况加权计算得出综合成绩； 实验课成绩占总成绩的25%，无实验成绩者，本课程不予通过； 预习报告和数据处理各占实验成绩的20%； 实验操作和结果分析各占实验成绩的30%； 实验课缺席1次者，实验成绩不及格。 成绩评判办法 计算公式 G=TW×75/100+25×Ex/100-10×A 其中： G-本课程结业成绩 TW-考试及作业成绩； Ex-实验课成绩； A-缺席次数。 课长及职责（每班1人） 填写学生名册，考勤； 协助、监督成绩评定； 协助准备练习课、实验课； 协助布置、收集、上缴作业； 收集学生意见和建议； 师-生桥梁，协调 “教-学”关系。 要求 上课纪律（出勤、迟到、手机、零食，说话，睡觉！请假制度！） 认真听、积极思考，积极动手！ 光碟各班课代表签字借用，并负责及时归还； 作业、实验报告 电子文档(WORD)?课代表?任课教师 文件名的格式应统一：