有限元分析课程教学大纲

上传者：刘飞鸽
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上传时间：2015-04-15
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有限元分析课程教学大纲

《有限元分析》课程教学大纲

课程编号：学分：总学时：54

讲课学时: 50 实验学时：0 上机学时：4 适用专业：机械工程

一. 本课程的地位、作用和任务

《有限元分析》是机械工程专业硕士研究生的一门学位课。本课程是计算机辅助分析的理论基础和重要工具。涉及到《计算机辅助设计》、《材料力学》和《计算机算法语言及程序设计》等基础课程的相关知识。通过本课程的学习，要求学生能够掌握有限元的基本概念、理论和建模技术，以便能正确使用商业有限元软件解决实际工程问题，特别是涉及到复杂工程结构的力学分析问题。

二．本课程教学基本内容

固体力学和结构力学简介；有限元法基础；桁架、梁、刚架、二维固体、板和壳、三维固体的有限元法；建模技术；热传导问题的有限元分析；ANSYS软件的使用

三．课程教学基本要求

1．简要了解二维和三维固体以及桁架、梁和板结构的三组基本力学方程，即表示位移-应变关系的几何方程，表示应力-应变关系的本构方程和表示内力-外力关系的平衡方程。

2．了解利用能量法形成有限元离散系统方程的基本原理，即哈密尔顿原理。掌握有限元分析的基本方法及步骤，包括域的离散、位移插值、构造形函数、单元有限元方程的建立、坐标变换、整体有限元方程的组装、整体有限元方程的求解技术。

3．具体深入的了解并掌握桁架结构、梁结构、刚架结构、二维固体、板和壳结构、三维固体的有限元法分析技术，包括他们具体的形函数构造，应变矩阵，局部坐标系和整体坐标系中的单元矩阵。各种结构的实例研究。

4．了解并掌握建立高质量建模所涉及的各种关键技术。包括单元类型的选择，单元畸形的限制，不同阶数单元混用时网格的协调性问题，对称性的应用（平面对称、轴对称、旋转对称、重复对称），由多点约束方程形成刚域及应用（模拟偏移、不同自由度单元的连接、网格协调性的施加）等，以及多点约束方程的求解。

5. 了解并掌握利用有限元的加权残值法求解场问题的概念，重点介绍1维和2维热传导问题有限元分析。

5．以ANSYS有限元通用软件为例了解一般商业有限元软件的组成及结构。掌握ANSYS软件的基本使用。利用ANSYS软件上机实践完成两个上机练习：刚架结构有限元分析和三维固体有限元分析。

四．课程习题和上机实践

1．课程习题的基本要求是巩固和加深对基本概念和基本理论的理解，提高综合分析问题和解决问题的能力。各主要章节的习题量不宜少于5题。

2．上机实践要求学生利用ANSYS软件完成两个上机练习：三维刚架结构有限元分析和二维固体有限元分析。每个练习上机时间2学时。