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《有限元基础及软件应用》课程教学大纲--第1页

《有限元基础及软件应用》课程教学大纲

FiniteElementMethodandApplicationsofANSYS

课程编号:170101005

学时:32学分:2

适用对象:机械设计制造及其自动化,材料成型及控制工程,过程装备与控制工程,热能与动

力工程

先修课程:高等数学、线性代数、理论力学、材料力学

一、课程的性质和任务

本课程属机械类专业选修的专业基础课,主要是介绍基于弹性力学的有限元法这种数值分

析方法的基本原理及相应软件基本应用的课程。为学生以后应用有限元法解决实际工程问题及

进行科学研究打好基础,做好准备。通过本课程的学习,学生能够达成毕业要求的第3条、第5

条。

二、教学目的与要求

通过本课程的学习,使学生应了解有限元法的发展及其应用情况,掌握基于弹性力学的有

限元法的基本原理,包括弹性力学的基本方程、单元分析的全部过程及整体分析过程。主要通

过上机实验,初步熟悉商品化有限元软件ANSYS的操作,能进行简单问题的建模及分析。

三、教学内容

第一章:有限元法及ANSYS概述

2.基本内容:

1.1有限元法发展概况

1.2有限元法分析的一般步骤

1.3商品化有限元软件ANSYS简介

3.教学基本要求:

了解有限元法的发展及其应用情况,熟悉有限元法基本原理中的基于变分原理的里兹(Ritz)

法、加权余量法中的伽辽金(Galerkin)法。熟悉ANSYS这样的一般商品化有限元软件的基本

分析流程及可视化技术。

4.教学重点难点:

基于变分原理的里兹(Ritz)法、加权余量法中的伽辽金(Galerkin)法。

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5.教学建议:

主要以课件授课,难点部分可结合板书。涉及到的泛函、变分等概念只讲应用。

第二章:弹性力学基础

1.基本内容:

2.1弹性力学简介

2.2平衡微分方程

2.3应力边界条件和圣维南原理

2.4几何方程

2.5物理方程

2.6两种平面问题

2.教学基本要求:

掌握弹性力学的基本方程,其中平衡微分方程、几何方程要求能自行推导。了解弹性力学

的基本概念及基本假定,熟悉平面问题的概念。

3.教学重点难点:

导出平衡微分方程、几何方程的推导过程。

4.教学建议:

重点部分可结合板书,其余课件授课。

第三章:弹性力学平面问题的有限单元法

1.基本内容:

3.1有限单元法的基本概念和基本思路

3.2连续体的有限单元离散

3.3三角形单元分析

3.3.1位移函数及形状函数

3.3.2单元应变矩阵

3.3.3单元应力矩阵

3.3.4单元刚度矩阵

3.4载荷向结点的移置

3.5整体分析

3.6解题步骤及算例

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3.7四结点双线性矩形单元

3.8多项式位移

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