机械系统建模仿真与优化 教学大纲.doc

机械系统建模仿真与优化课程教学大纲

表1课程基本信息

课程代码课程名称

机械系统建模仿真与优化

英文名称

Modeling,Simulation,andOptimizationofMechanicalSystems

学分/学时：2学分/32学时（理论学时：28；实验学时：0；上机学时：4）

适用专业

机械设计制造及其自动化

课程类型

院系选修课

开课单位

机械与汽车工程学院

开课学期

第六学期

一、课程简介

《机械系统建模仿真与优化》是机械设计制造及其自动化本科专业的一门专业选修课，内容主要以产品设计为对象，以计算机为手段，运用工程设计的新理论和新方法，使计算结果达到最优化，使设计过程实现高效化和自动化。传授结构有限元分析及应用、机械系统计算多体系统动力学分析及应用、优化设计建模及应用、机械系统可靠性设计与优化、数字孪生技术及工程应用、多物理场耦合仿真及应用等多种现代设计方法，使学生在较少的学时内，了解现代设计方法解决生产实际问题的范围和思路，熟悉现代设计方法的基本概念、基本原理和基本步骤，重在培养学生设计与开发技能的基本能力，进而培养学生运用现代设计方法去分析和处理实际工程装备的设计、分析及评价等问题，为毕业后继续深造学习或工作打下坚实的基础。

二、课程目标

课程目标1：培养学生树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神，树立社会责任感，采用信息技术助力装备制造业高质量发展，实现制造强国梦。

课程目标2：要求学生了解机械系统建模仿真与优化的必威体育精装版理论和方法；了解机械系统建模组成、发展和具体应用。

课程目标3：要求学生掌握机械系统建模仿真的基础理论、基础知识和基本研究方法。

课程目标4：要求学生了解优化设计、可靠性、有限元法、数字孪生技术及动态设计等基本理论和方法，并会应用典型工程软件解决实际工程问题。

三、课程目标与所支撑毕业要求的对应关系

表2课程目标与所支撑毕业要求的对应关系

课程目标

具体要求

支撑的毕业要求

课程目标1

培养学生树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神，树立社会责任感，采用信息技术助力装备制造业高质量发展，实现制造强国梦。

指标点3-3、4-2、5-1

课程目标2

要求学生了解机械系统建模仿真与优化的必威体育精装版理论和方法；了解机械系统建模组成、发展和具体应用。

指标点3-3

课程目标3

要求学生掌握机械系统建模仿真的基础理论、基础知识和基本研究方法。

指标点4-2

课程目标4

要求学生了解优化设计、可靠性、有限元法、数字孪生技术及动态设计等基本理论和方法，并会应用典型工程软件解决实际工程问题。

指标点5-1

四、教学内容

表3教学内容与学时分配

章节/单元

推荐授

课形式

教学内容

建议

学时

课程思政元素

对应的课程目标

第一章绪论

讲课

1.知识点：建模与仿真的定义和分类；机械系统的组成；优化设计概述

2.重点：机械系统仿真流程

3.难点：建模与仿真应用

2

树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神。

课程目标1、课程目标2

第二章机械系统建模仿真与优化基础

讲课

1.知识点：机械系统（刚体）动力学建模方法；有限元方法的基本概念；机械系统仿真的定义与分类

2.重点：机械系统仿真技术

3.难点：优化算法与技术

2

树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神。

课程目标1、课程目标2

第三章结构有限元分析及应用

讲课、讨论

1.知识点：有限元法的基本思想；有限元法基本步骤；工程应用

2.重点：有限元法基本步骤；典型有限元软件的应用

3.难点：有限元法的基本思想及步骤

6

树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神。

课程目标1、课程目标3、课程目标4

第四章机械系统计算多体系统动力学分析及应用

讲课、翻转课堂

1.知识点：多体系统动力学基本建模理论

2.重点：掌握多体系统动力学应用

3.难点：多体系统动力学方程求解算法

4

结合工程实例，提升学生对中国制造的自信。

课程目标1、课程目标3、课程目标4

第五章优化设计建模及应用

讲课、讨论

1.知识点：优化设计概述；优化设计的数学模型；一维有哪些信誉好的足球投注网站方法；无约束优化算法；智能优化算法。

2.重点：优化设计数学模型组成

3.难点：不同优化算法的特点及编写

6

增强历史使命感，以创新驱动装备制造业高质量发展，实现制造强国梦。

课程目标1、课程目标3

MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\h第六章机械系统可靠性设计与优化

讲课、讨论

1.知识点：可靠性的概念和设计特点；机械可靠性设计原理

2.