有限元技术基础14.doc

《有限元技术基础》教学大纲 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。 2．课程任务：本课程针对车辆工程学生的发展需求，通过典型的工程算例，把有限元法的概念、方法融入实践当中，加深学生对有限元法的认识、理解和掌握。课程内容包含了弹性力学的基本理论、各种单元的弹性力学的有限元法。 二、课程教学基本要求 《有限元基础》课程是车辆工程专业中的一门重要的专业课程。该教学过程中要贯彻有限元法的思想方法，解读应用有限元法来解决机械工程中实际工程问题的应用要点，使同学们掌握应用有限元法提高行业竞争力的基础知识。 成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、课堂提问、课堂讨论等）（30％)。成绩评定采用百分制，60分为及格。 三、课程教学内容 第一章 绪 论 1.教学基本要求 使学生了解有限元法在机械工程中的应用，激发学生对有限元法的学习兴趣。 2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能 通过本章教学使学生掌握有限元的基本概念、了解常用商业软件及有限元发展概况。 3.教学重点和难点 教学重点是有限元的基本概念。教学难点是应用有限元法解决问题的基本思路和步骤。 4.教学内容 第一节 有限元的基本概念 1.有限元的定义 2.基本术语 3.有限元分类 4.数值分析方法 5.有限元分析的基本步骤 6.有限元应用优势 第二节 常用商业软件及有限元发展概况 1.常用商业软件 2.有限元发展状况 第二章 弹性力学基本理论 1.教学基本要求 掌握弹性力学的基本思路和相关的基本理论。 2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能 通过本章教学使学生掌握弹性力学的基本方程和基本理论。 3.教学重点和难点 教学重点是弹性力学的基本方程。教学难点是弹性力学基本方程的推导过程。 4.教学内容 第一节 弹性力学的基本假设 1.引理假定物体是连续的 2.假定物体是完全弹性的 3.假定物体是均匀的 4.假定物体是各向同性的 5.假定位移和变形是微小的 第二节 弹性力学的基本方程 1.平衡方程 2.几何方程 3.本构方程 4.变形协调条件 5.边界条件 第三节 弹性力学平面问题 1.平面应力 2.平面应变 3.轴对称 4.四种简化结果对比 第四节 弹性力学基本方程的推导 1.平衡方程 2.几何方程 3.变形协调条件 4.边界条件 第五节 弹性力学的基本原理 1.圣维南原理 2.最小总势能原理 第六节 弹性问题的解法 1.位移法 2.应力法 第三章 平面问题的有限元法 1.教学基本要求 掌握平面问题的有限元法的基本思路。 2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能 通过本章教学使学生掌握三角形单元、四边形单元等的平面问题的有限元法的基本思路及计算步骤。 3.教学重点和难点 教学重点是三角形单元的有限元法的计算方法。教学难点是矩形单元的有限元法的计算方法。 4.教学内容 第一节 三角形单元 1.位移函数 2.应变与应力矩阵 3.形函数的性质 4.有限元方程 5.等效节点载荷 6.整体刚度矩阵的组装 7.引入边界条件进行求解 8.算例 9.单元收敛性 第二节 矩形单元 1.位移函数 2.算例 第三节 平面等参单元 1.高阶等参元刚度矩阵 2.算例 第四节 平面单元应用比较分析 1.低阶单元与高阶单元 2.选用单元的一般原则 3.算例 4.提高计算精度的途径 第四章 杆件系统的有限元法 1.教学基本要求 掌握杆件系统的有限元法的基本思路。 2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能 通过本章教学使学生掌握杆单元、梁单元的有限元法的基本思路及计算步骤。 3.教学重点和难点 教学重点是平面桁架结构及刚架结构的有限元计算方法。教学难点是空间桁架结构及刚架结构的有限元计算方法。 4.教学内容 第一节 平面及空间桁架结构有限元法 1.桁架单元刚度矩阵 2.桁架单元转换矩阵 3.整体坐标系下的单元刚度矩阵 4.总体刚度矩阵 5.算例 第二节 平面及空间刚架结构有限元法 1.平面刚架单元 2.空间刚架单元 3.刚架单元转换矩阵 4.算例 第五章 空间问题与板壳的有限元 1.教学基本要求 掌握空间问题与板壳的有限元法的基本思路。 2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能 通过本章教学使学生掌握空间实体单元、板壳单元的有限元法的基本思路及计算步骤。 3.教学重点和难点 教学重点是空间轴对称问题的有限元计算方法。教学难点是板壳单元的有限元计算方法。 4.教学内容 第一节 空间轴对称问题的有限元 1.位移模式 2.单元应变 3.单元应力 4.单元刚度矩阵 5.等效节点载荷 第二节 常用的体单元 1.四面体单元 2.高阶体单元 第三节