《现代设计方法》课程教学大纲.docx

《现代设计方法》课程教学大纲

适用于本科机械设计制造及其自动化专业

学分：2总学时：32理论学时：32实验（上机）/实践学时：0

一、课程的性质、任务和要求

《现代设计方法》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础选修课，本课程共32学时，2学分。

《现代设计方法》课程的主要任务是使学生了解掌握常用的现代设计方法的基本原理，特别是有限元法、优化设计和可靠性的基础知识和求解机械工程问题的步骤。本课程系统介绍几种典型的现代设计方法及其实用知识，重点突出设计过程和应用计算机进行设计的介绍，并充分体现先进性、使用性、通用性和综合性，使学生对本学科前沿及交叉学科知识有所了解，而且对常用的主要设计方法能比较熟悉，并能自觉运用。

通过本课程的学习，要求学生达到下列基本要求：

1.了解现代设计方法的内容和特点。

2.掌握有限元法的基本原理和分析过程，包括平面问题、杆件结构、板壳问题、空间问题以及动态问题的求解原理，能够运用有限元法进行一些工程应用计算。

3.能够正确建立机械优化设计问题的数学模型，掌握具体的优化设计方法，包括一维有哪些信誉好的足球投注网站方法、无约束优化方法、线性规划、约束优化方法、多目标及离散变量优化方法等。

4.掌握可靠性工程的基础知识，包括机械零件的可靠性设计、系统可靠性设计、疲劳强度的可靠性分析及可靠性试验的原理和方法。

5.对其他一些常用的现代设计方法有所了解。

二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材

本课程的先修课程为：计算机文化基础、线性代数，概率与数理统计，高级语言程序设计等。

参考教材：

[1]现代设计方法基础．机械工业出版社，孟宪颐．2009．

[2]张鄂．现代设计方法．高等教育出版社，2013

[3]曹岩．现代设计方法.西安电子科技大学出版社，2010

[4]王凤岐．现代设计方法及其应用．天津大学大学出版社，2008

[5]中国机械工程学会机械设计分会.现代机械设计方法(第2版).机械工业出版社,2010

[6]刘惟信.机械最优化设计．北京：清华大学出版社，1994

三、课程内容

（一）、绪论

主要内容：现代设计方法概述，现代设计方法简介，现代设计方法的特点。

（二）、有限元法基础

主要内容：有限元法的基本原理，有限元法的分析过程及其在工程中的应用；弹性力学基础知识，弹性平面问题的有限元法；二维梁单元的刚度矩阵；四面体单元的刚度矩阵和应用实例；薄板、壳单元的有限元法；结构动力方程和模态计算。

（三）、优化设计

主要内容：优化设计的数学模型，包括设计变量与设计空间，约束、目标函数和数学模型；一维有哪些信誉好的足球投注网站方法有哪些信誉好的足球投注网站区间的确定与区间消去法原理，黄金分割法；无约束优化方法，鲍威尔方法，变尺度法；约束优化设计方法，复合形法，惩罚函数法；多目标及离散变量优化方法简介，机械优化设计的一般步骤；机械优化设计实例。

（四）、可靠性工程

主要内容：可靠性工程的基础理论，可靠度和故障率，失效模型和平均寿命；零件机械强度的可靠性设计，应力和强度的干涉模型，分析法进行可靠性预计，搜集数据的方法，受拉零件的静强度可靠性设计和梁的静强度可靠性设计；机械系统的可靠性工程，机械系统的可靠性模型和可靠性预计，系统的可靠性分配；机械系统故障分析法，基本概念，故障树定性分析和定量分析；可靠性试验概述和试验设计。

（五）、其他现代设计方法简介

主要内容：其他现代设计方法概念介绍，包括计算机辅助设计、模块化设计、并行设计、模糊设计、创新设计、面向制造的设计、绿色设计和虚拟设计技术等。

四、习题内容及要求

根据教学需要，布置一定量的习题，学生必须独立、按时完成。作业完成情况作为评定课程成绩的一部分。

五、课时分配（建议）

各教学环节的学时分配：基本内容讲课32学时。

序号

课程内容

学时

1

绪论

2

2

有限元法基础

10

3

优化设计

10

4

可靠性工程

8

5

其他现代设计方法简介

2

合计

32

六、执行大纲的几点说明

1.本大纲是按照“机械设计制造及其自动化专业培养方案”制定。

2.积极倡导在教学中采用多媒体现代化教学手段，以提高课时效率和增强教学效果。

3.成绩考核评定办法：期末考试占80%，作业平时成绩占20％。