有限元课程设计
有限元基础教程教学设计 (2)
有限元基础教程教学设计
一、教学目标
本教学的目标是让学生能够理解有限元分析的基本原理和方法，并能够使用有限元软件进行模拟和分析。
二、教学内容
1. 有限元分析概述
•有限元方法的基本原理
•有限元方法的优点和局限性
•有限元方法在工程中的应用
2. 有限元分析的基本问题
•有限元模型的建立
•有限元刚度矩阵和荷载向量的计算
•有限元方程的求解
3. 有限元软件的使用
•常见有限元软件的介绍
•有限元软件的基本操作
•有限元软件的应用实例
三、教学方法
•理论讲解：通过讲解有限元分析的基本原理和方法，激发学生学习的兴趣和动力。
•课堂练习：通过实例分析问题，让学生能够掌握有限元模型的建立、刚度矩阵和荷载向量的计算、有限元方程的求解等基本问题的解决方法。
•有限元软件操作实验：让学生通过实验，掌握有限元软件的基本操作和应用实例。
四、教学评估
•课堂表现：包括学生课堂参与度、听课笔记、课堂讨论、提问答题等因素。
•综合评估：包括课程作业、课程实验和期末考试等。
五、教学资源
•教材：《有限元分析入门》
•软件：Ansys、ABAQUS、COMSOL Multiphysics
六、教学进度安排
时间教学内容
第一周有限元分析概述
第二周有限元分析的基本问题
第三周有限元软件的使用
第四周有限元软件操作实验
七、总结
有限元分析是一门重要的工程分析方法，对于工程领域的研究和应用具有重要的意义。
掌握有限元分析的基本原理和方法，并能够使用有限元软件进行模拟和分析，对于学生的学习和职业发展都具有积极的影响。
有限元课程设计
目录：一.前言二．问题阐述三．有限元设计说明1.创建节点2.定义单元类型和材料3.创建单元4.施加约束和载荷5.求解6.后处理7.退出程序8.结果分析四．机械优化设计说明1.问题阐述2.黄金分割法C语言程序3.结果显示4.结果分析五．心得六．参考文献一．前言据有关统计，在我国机械制造业中，采用有限元方法开发和设计的新产品已达到70％以上；在机械工程、车辆工程、土木工程、航空航天、材料加工工程等领域中从事工程设计与优化、材料宏微观模拟与分析的各类工作和学位论文中，约有90％以上的论文采用有限元方法作为分析工具，并且有限元方法在其中80％以上的论文中起到决定性的作用；可以看出，有限元分析已经成为教学、科研、产品设计中广泛使用的重要工具。
近年来，有限元分析已从过去的只有较少数专业人员掌握的理论和方法，变为大学生、研究生、科技工作者、工程技术设计人员广泛使用的通用分析工具，一个重要的原因就是有限元分析商品化软件的普及。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
有限元分析及应用课程设计
有限元分析及应用课程设计一、课程设计目的有限元分析是一种重要的数值计算方法，在各个领域都有广泛应用。
本课程设计旨在通过实际案例，掌握有限元分析的基本理论、方法和实现，并掌握有限元分析在实际工程中的应用。
二、课程设计内容1. 理论基础（1）有限元方法的基本概念有限元方法是一种数值计算方法，将连续体划分为有限数量的元素，求解每个元素上的方程，再通过组装得到整个结构的解。
学习该概念后，可以深入理解有限元分析的基本原理。
（2）有限元离散化有限元离散化是将连续的物理问题离散化为离散的数学问题，不同的物理问题有不同的离散化方法。
在学习此概念时，需掌握如何选择适当的离散化方法。
（3）有限元方程有限元方程是用来描述离散化后物理问题的方程。
在学习此概念时，需掌握有限元离散化后的方程表达式。
2. 有限元模型建立有限元模型建立包括模型前处理、有限元模型建立和模型验证等。
学习此内容后，可以掌握有限元模型建立的基本流程和方法。
3. 有限元分析有限元分析包括模型载入、应力分析和位移分析等。
学习此内容后，可以掌握如何进行有限元分析和如何使用有限元分析软件。
4. 有限元分析结果处理有限元分析结果处理包括应力云图、变形结果图、位移云图等。
学习此内容后，可以对有限元分析结果进行处理和分析。
三、课程设计案例以杆件为例，进行有限元分析。
杆件如图所示：杆件按照以下步骤进行有限元分析：1. 算法概述建立杆件模型，生成并离散化有限元模型，求解位移和应力等结果。
2. 模型建立建立杆件模型，并进行离散化，得到如下右图所示的有限元模型：离散化3. 载入将力作用于杆件上，按照需求进行载入。
4. 分析进行应力分析和位移分析，得到结果如下：Max Von Mises Stress is 20.2 MpaMax Displacement is 5.6 mm5. 结果处理根据结果，可以较为直观地对模型进行分析，发现最大应力及位移点在工件上部，需要进行进一步加强。
有限元基础课程设计
有限元基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握有限元分析的基本概念、原理及方法；2. 了解有限元分析在工程领域中的应用；3. 掌握有限元分析软件的操作步骤，能够进行简单的有限元建模与计算。
技能目标：1. 能够运用有限元分析软件进行简单的结构力学分析；2. 能够根据实际问题，选择合适的单元类型、网格划分方法；3. 能够对有限元分析结果进行正确解读，提出优化方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的探究精神，提高解决实际问题的能力；2. 增强学生对我国工程技术发展的自豪感，激发为国家建设贡献力量的热情；3. 培养学生严谨、务实的学习态度，养成团队协作、沟通交流的良好习惯。
课程性质：本课程为专业选修课，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的力学基础，对工程实际问题有一定的了解，具备基本的计算机操作能力。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握有限元分析的基本方法，为后续专业课程学习和未来工作打下坚实基础。
教学过程中，注重目标分解，确保学生能够达到预期学习成果。
二、教学内容1. 有限元分析基本原理：包括离散化方法、有限元方程的建立、边界条件的施加等；教材章节：第一章 有限元分析概述、第二章 有限元方程的建立。
2. 有限元单元类型及特性：介绍常见的单元类型，如杆单元、梁单元、板单元等，以及它们的特性；教材章节：第三章 单元类型及特性。
3. 网格划分方法：讲解网格划分的基本原则、方法及技巧；教材章节：第四章 网格划分技术。
4. 有限元分析软件操作：学习主流有限元分析软件的基本操作、建模、求解及后处理；教材章节：第五章 有限元分析软件应用。
5. 结构力学分析实例：通过实例讲解有限元分析在结构力学中的应用；教材章节：第六章 结构力学分析实例。
6. 有限元分析结果解读与优化：教授如何分析结果，针对问题提出优化方案；教材章节：第七章 有限元分析结果解读与优化。
有限元方法实训教学大纲
有限元方法实训教学大纲一、课程名称：有限元方法实训二、课程目标：1.掌握有限元方法的基本原理和基本步骤；2.理解有限元方法在工程领域的应用；3.能够运用有限元软件进行模型建立和分析。
三、教学内容：1.有限元方法基本原理1.1有限元分析的概念和目标1.2有限元离散化的基本原则1.3有限元基函数的选取2.有限元软件介绍2.1常见有限元软件的比较和选择2.2有限元软件的界面和功能介绍2.3有限元软件的安装和配置3.有限元模型建立3.2材料和截面的定义与分配4.有限元分析4.1负荷和边界条件的定义和施加4.2权重系数的确定和控制4.3解算控制参数的设置和调整5.结果后处理与分析5.1分析结果的输出和查看5.2后处理功能的应用和分析5.3结果图表的绘制和导出四、教学方法：1. 理论授课：通过ppt讲解有限元方法的基本原理和步骤；2.案例分析：通过实际工程案例，分析有限元方法的应用；3.实际操作：引导学生使用有限元软件进行模型建立和分析；4.讨论与互动：鼓励学生提问和讨论，加深对有限元方法的理解。
五、考核方式：1.实训过程中，根据学生的实际操作情况进行评分；2.课程结束后，考核学生对有限元方法基本原理的理解程度；3.要求学生完成一个实际工程案例的模型建立和分析报告。
六、教材与参考资料：1.教材：《有限元分析基础》《有限元方法原理与应用》2.参考资料：《工程有限元分析基础》《有限元分析及其应用》《有限元方法及其应用》七、教学设施和实验设备：1.计算机实验室：配备有限元软件和相应的计算机设备；2.多媒体教室：用于理论授课和案例分析。
八、教学进度安排：1.第一周：有限元方法基本原理（2学时）2.第二周：有限元软件介绍（2学时）3.第三周：有限元模型建立（2学时）4.第四周：有限元分析（2学时）5.第五周：结果后处理与分析（2学时）6.第六周：案例分析与实操（4学时）7.第七周：复习及考核（2学时）以上是有限元方法实训教学大纲，共计1200字。
有限元分析课程设计活塞
有限元分析课程设计活塞一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握有限元分析的基本原理和方法，能够熟练运用有限元分析软件进行工程问题的分析和计算。
具体分为以下三个部分：1.知识目标：使学生了解有限元分析的基本概念、原理和方法，掌握有限元分析的基本步骤和技巧，熟悉常见的有限元分析软件。
2.技能目标：通过实例教学，使学生能够熟练运用有限元分析软件进行简单的工程分析和计算，能够独立完成有限元分析的基本操作。
3.情感态度价值观目标：培养学生对工程问题的分析和解决能力，提高学生的科学素养和创新能力，使学生能够认识到有限元分析在工程实际中的应用价值。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括有限元分析的基本概念、原理和方法，有限元分析的基本步骤和技巧，以及有限元分析软件的应用。
具体安排如下：1.有限元分析的基本概念：介绍有限元分析的定义、特点和发展历程。
2.有限元分析的基本原理：讲解有限元分析的基本原理，包括离散化方法、节点和元素的概念。
3.有限元分析的基本方法：介绍有限元分析的基本方法，包括静态分析、动态分析和温度分析等。
4.有限元分析的基本步骤：讲解有限元分析的基本步骤，包括模型的建立、网格的划分、加载和求解等。
5.有限元分析软件的应用：介绍常见的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，并通过实例教学，使学生能够熟练运用有限元分析软件进行简单的工程分析和计算。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法等。
具体安排如下：1.讲授法：通过课堂讲授，使学生掌握有限元分析的基本概念、原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解有限元分析在工程实际中的应用和技巧。
3.实验法：通过上机实验，使学生能够熟练运用有限元分析软件进行简单的工程分析和计算。
4.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学素养和创新能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择合适的有限元分析教材，作为学生学习的主要参考资料。
有限元程序设计实验课程介绍
有限元程序设计实验课程介绍
1 .教学单位名称：机械科学与工程学院
2 .实验中心名称：机械基础实验教学中心
3.课程名称：有限元程序设计
4,课程代码：412127
5,课程类别：专业课
6,课程性质：必修
7,课程学时：60学时，其中含上机20学时。
8,课程学分：3
9,面向专业：工程力学
10.实验课程的教学任务、要求和教学目的
本课程是将课堂教学中的基本原理与方法付诸实践。
更重要的是为大四学期开设的《有限元程序设计》课程所需编程技术提供程序代码储备。
要求学生能够熟练应用编程语言与开发环境编写面向力学专业所需的代码模块以及小规模软件。
I1学生应掌握的实验技术及实验能力
学生能够应用编程语言编写数值计算类库、文件读写类库、图形用户界面设计、小型平面CAD软件系统。
有限元程序设计课程设计
有限元程序设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握有限元分析的基本原理，理解有限元方法在工程问题中的应用。
2. 学会使用至少一种有限元分析软件，并能正确进行前处理、计算及后处理操作。
3. 掌握编写有限元程序的基本步骤，理解数据结构、算法在有限元程序设计中的作用。
技能目标：1. 能够运用所学知识解决简单的工程问题，通过有限元方法进行力学分析。
2. 具备独立操作有限元软件的能力，完成模型建立、计算及结果分析的完整流程。
3. 能够根据实际问题需求，编写简单的有限元程序，提高编程实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的探究精神，激发学生主动学习的兴趣。
2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力，提高解决实际问题的能力。
3. 使学生认识到有限元技术在工程领域的重要价值，树立正确的科技观。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在让学生掌握有限元程序设计的基本方法，提高解决工程问题的能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础，对有限元分析有初步了解，但实践能力较弱。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生动手实践，培养解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于工程实践，提高综合素养。
二、教学内容1. 有限元分析基本原理：包括有限元离散化方法、变分原理、刚度矩阵和质量矩阵的构建等。
教材章节：第一章 有限元分析概述，第二章 有限元离散化方法。
2. 有限元软件操作：介绍主流有限元软件的功能、操作流程，以ANSYS为例进行实践教学。
教材章节：第三章 有限元软件及其应用。
3. 有限元程序设计：讲解有限元程序设计的基本步骤、数据结构、算法实现等。
教材章节：第四章 有限元程序设计基础，第五章 数据结构及算法。
4. 实践案例：选取具有代表性的工程问题，指导学生运用有限元软件和编程技能解决问题。
教材章节：第六章 实践案例。
5. 课程项目：分组进行项目实践，要求学生完成项目报告和成果展示。
教材章节：第七章 课程项目与实践。
有限元基础课程设计
有限元基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解有限元方法的基本原理，掌握有限元分析的基本步骤和关键概念；2. 学会建立数学模型，并能运用有限元方法进行模型离散化；3. 掌握有限元求解线性方程组的方法，了解其数值稳定性和收敛性；4. 能够运用所学知识解决简单的工程问题。
技能目标：1. 培养学生运用计算机软件进行有限元分析的能力，熟练操作相关软件；2. 培养学生团队协作和沟通表达的能力，能够撰写有限元分析报告；3. 提高学生运用数学知识解决实际问题的能力，培养创新思维。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的兴趣，激发学习热情，增强自信心；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，勇于探索；3. 增强学生的环保意识，使其认识到有限元方法在工程领域的重要意义。
课程性质：本课程为应用数学与工程学科的交叉课程，旨在培养学生的实际应用能力。
学生特点：学生已具备一定的数学基础，对工程问题有一定了解，但对有限元方法尚较陌生。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生能够独立完成简单的有限元分析任务，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 有限元方法基本原理：介绍有限元方法的起源、发展及应用领域，重点讲解有限元方法的基本思想、数学描述和离散化过程。
2. 数学模型建立：学习如何从实际问题中提炼出数学模型，包括微分方程的建立、边界条件的设定等。
3. 有限元离散化：详细讲解有限元方法中的网格划分、形函数选取、刚度矩阵和质量矩阵的构造过程。
4. 方程组求解：介绍线性方程组的求解方法，包括直接求解法和迭代求解法，分析其优缺点及适用场合。
5. 有限元软件应用：教授学生运用有限元分析软件进行建模、求解和后处理，掌握常用软件的操作技巧。
6. 工程案例分析：结合实际工程案例，让学生学会运用有限元方法解决具体问题，提高学生的实际应用能力。
有限元分析基础课程设计
有限元分析基础课程设计1. 课程背景1.1 课程简介有限元分析是一种数值分析方法，可以用于解决工程应用中的各种问题。
有限元方法已经在工程设计和科学研究中得到广泛应用。
这门课程将重点介绍有限元分析的基本原理，包括离散化方法、材料本构关系、装配方法、求解方法和后处理方法等。
1.2 先修课程•工程数学（高等数学、线性代数和概率论与数理统计等）；•工程力学、材料力学等基础力学课程；•计算机程序设计（C/C++或Matlab等相关编程语言）。
2. 课程目标本课程旨在让学生：1.掌握有限元分析的基本原理；2.学会使用商业有限元软件进行工程分析；3.了解有限元分析的应用前景。
3. 课程大纲3.1 有限元基础•数学基础(向量、矩阵、微积分等)；•物理基础(应力、应变、力学平衡方程等)；•有限元离散化基本概念。
3.2 有限元分析•有限元材料本构关系；•刚度矩阵和荷载向量的组装；•求解方程组；•后处理及应用。
3.3 应用案例•基础应用：悬臂梁的有限元分析、平板的有限元分析、轴对称体的有限元分析等；•工程应用：汽车碰撞仿真、航空发动机的有限元分析、人体骨骼的有限元分析等。
4. 课程评估4.1 课程作业悬臂梁的有限元分析或平板的有限元分析，学生可以使用商业有限元软件或自编程序进行计算。
4.2 期末考试考试内容包括有限元方法的基本原理、离散化方法、材料本构关系、装配方法、求解方法和后处理方法等。
5. 教学方法本课程采用理论教学、案例分析、计算机仿真等多种教学方法。
理论教学主要采用讲授和讨论相结合的方式，案例分析将从实际问题入手，使学生能够领会有限元分析的具体应用过程。
6. 参考书目1.有限元法基础，郑凤来，北京理工大学出版社；2.有限元应用，PCHu 等著，清华大学出版社；3.细说有限元，萨克雷著，高等教育出版社。
7. 结语有限元分析作为一项重要的数值计算方法，在工程应用领域已经发挥出了重要的作用。
本课程将为学生们深入了解有限元分析提供一定的指导和帮助，让学生们能够掌握有限元分析的基础知识并运用其解决实际问题。
结构有限元课程设计
结构有限元课程设计一、教学目标本课程旨在通过有限元分析的基本概念和原理，使学生能够理解并应用结构有限元方法进行工程问题的分析。
通过本课程的学习，学生将掌握结构力学的基本知识、有限元法的原理及其在工程结构分析中的应用。
•掌握结构力学的基本概念和原理。
•理解有限元法的基本思想和步骤。
•熟悉有限元软件的使用和操作。
•能够应用有限元法进行简单的结构分析。
•能够独立完成有限元模型的建立和计算。
•能够对分析结果进行合理的解释和评价。
情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和解决问题的能力。
•培养学生的团队合作精神和沟通技巧。
•增强学生对工程伦理和可持续发展的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括结构力学基础知识、有限元法的基本原理、有限元模型的建立和分析方法。
1.结构力学基础知识：包括梁、板、壳等基本结构的受力分析及其强度、刚度和稳定性问题的解决方法。
2.有限元法的基本原理：介绍有限元法的起源、发展及其基本思想，有限元的基本方程和求解方法。
3.有限元模型的建立和分析方法：包括有限元模型的建立、网格划分、边界条件和加载的施加、求解和结果分析等步骤。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握结构力学和有限元法的基本概念和原理。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解有限元法在工程中的应用和解决实际问题的能力。
3.实验法：通过有限元软件的操作实验，使学生熟悉有限元软件的使用和掌握有限元模型的建立和分析方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备适当的教学资源。
1.教材：选择适合本课程的教材，包括结构力学和有限元法的理论知识和案例分析。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作多媒体课件和教学视频，帮助学生更直观地理解和掌握课程内容。
4.实验设备：提供有限元软件和计算机设备，供学生进行实验操作和练习。
有限元课程设计matlab
有限元课程设计matlab一、课程目标知识目标：1. 学生能理解有限元分析的基本原理，掌握运用MATLAB进行有限元建模和求解的基本步骤。
2. 学生能够运用MATLAB软件进行简单物理场的有限元模拟，并解释模拟结果。
3. 学生掌握如何将实际问题抽象为有限元模型，并能够运用MATLAB进行模型参数的设定和调整。
技能目标：1. 学生能够独立操作MATLAB软件，进行有限元模型的构建和求解。
2. 学生能够通过MATLAB编程实现有限元模型的自动化处理，包括前处理、求解和后处理。
3. 学生通过解决实际问题，提高数值分析能力和计算机应用能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，特别是在工程计算和仿真领域。
2. 学生通过解决实际问题，体会数学和工程结合的美，增强对工程问题的探究欲望。
3. 学生通过团队合作解决问题，培养协作精神和解决问题的能力。
本课程针对高年级本科生或研究生，他们具备一定的数学基础和编程能力。
课程性质偏重实践，旨在通过MATLAB这一工具将有限元理论应用于具体问题的求解。
课程目标旨在使学生不仅掌握理论知识，而且能够实际操作，将理论知识转化为解决实际问题的技能。
通过课程学习，学生应能够将所学知识应用于未来的学术研究或工程实践中。
二、教学内容1. 有限元方法基本原理回顾：包括有限元离散化、单元划分、形函数、刚度矩阵和载荷向量等概念。
- 教材章节：第二章 有限元方法基础2. MATLAB编程基础：介绍MATLAB的基本操作、数据结构、流程控制、函数编写等。
- 教材章节：第三章 MATLAB编程基础3. MATLAB中的有限元工具箱使用：学习如何使用MATLAB内置的有限元工具箱进行建模和求解。
- 教材章节：第四章 MATLAB有限元工具箱介绍4. 有限元模型构建与求解：结合实际问题，学习如何构建有限元模型，并进行求解。
- 教材章节：第五章 有限元模型构建与求解5. 实例分析与上机操作：通过案例分析，让学生实际操作MATLAB软件，解决具体的有限元问题。
有限元分析课程设计(已做完)
有限元分析课程设计（已做完）
有限元分析是一种利用计算机辅助进行结构分析和优化设计的方法。
它能够以数值模拟的方式对结构进行力学行为和性能的预测，为工程师提供重要的设计指导。
在本次课程设计中，我选择了一个简单的桥梁结构作为研究对象，通过有限元分析的方法对其进行优化设计。
课程设计分为以下几个步骤：建立有限元模型、施加边界条件、求解结果、分析结果和进行优化设计。
在建立有限元模型时，我首先选择了适当的网格划分方法，将桥梁结构划分成小的单元，每个单元内的节点用来计算力学行为。
然后，我根据桥梁结构的几何形状和材料性质，确定了适当的单元类型和材料属性。
在施加边界条件时，我考虑了桥梁结构在现实中的受力情况，如受到自重、行车荷载等。
我选择了合适的边界约束条件，使得计算过程中结构能够保持稳定，并且利用荷载模拟软件施加了相应的荷载。
最后，在优化设计中，我利用有限元分析软件提供的优化算法，进行了桥梁结构的形状优化和材料优化。
通过改变结构的形状或材料特性，我可以得到更满足要求的桥梁结构，提高其性能和效益。
在整个课程设计过程中，我深入学习了有限元分析的理论和方法，并通过实际案例进行了实践。
通过这个课程设计，我不仅对有限元分析的原理有了更深入的了解，也学会了如何应用有限元分析软件进行结构设计和优化。
总的来说，通过这个有限元分析课程设计，我不仅提高了自己的分析和设计能力，也获得了更深入的工程应用知识。
这些知识将对我的未来职业发展和学术研究产生积极的影响。
有限元课程设计目的
有限元课程设计目的一、课程目标知识目标：1. 掌握有限元方法的基本原理，理解其应用于工程问题求解的数学背景；2. 学会建立有限元模型，包括网格划分、边界条件设置等关键步骤；3. 了解有限元分析在不同工程领域的应用，并能结合实际案例解释其重要性。
技能目标：1. 能够运用有限元软件进行简单的结构分析，包括静力分析和动力分析；2. 培养学生解决实际工程问题的能力，包括模型简化、参数选取和结果分析；3. 提高学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论和报告的形式，展示有限元分析的过程和结果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对有限元分析的浓厚兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 增强学生的工程责任感，使其认识到有限元分析在确保工程安全和提高经济效益方面的重要性；3. 引导学生树立正确的价值观，认识到科技进步对国家和社会发展的贡献。
课程性质：本课程为应用数学与工程学科交叉的课程，旨在培养学生运用有限元方法解决实际工程问题的能力。
学生特点：学生已具备一定的数学和力学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：结合实际案例，采用讲授、实践和小组讨论相结合的教学方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够将有限元方法应用于实际工程问题的求解，为今后的工作和发展奠定基础。
二、教学内容1. 有限元方法基本原理：介绍有限元方法的数学基础，包括变分原理、加权余量法等，结合课本相关章节，让学生理解有限元方法的物理意义和数学表述。
- 教材章节：第二章 有限元方法的基本原理2. 有限元模型建立：讲解有限元模型建立的过程，包括几何建模、网格划分、边界条件施加等，并通过实例演示操作步骤。
- 教材章节：第三章 有限元模型的建立与网格划分3. 有限元分析类型：介绍静力分析、动力分析、热分析等常见有限元分析类型，结合实际工程案例，分析各种分析类型的适用场景。
- 教材章节：第四章 有限元分析的类型及应用4. 有限元软件应用：教授学生使用有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS 等，通过实际操作，使学生掌握软件的基本功能和操作流程。
有限元课程设计
有限元课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握有限元分析的基本概念、原理和方法，能够运用有限元软件进行简单的结构分析和优化设计。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解有限元分析的基本原理和方法；（2）掌握有限元软件的操作和应用；（3）了解有限元分析在工程领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用有限元软件进行简单的结构分析；（2）能够根据分析结果进行优化设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对工程技术的兴趣和热情；（2）培养学生团队合作意识和解决问题的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括有限元分析的基本概念、原理和方法，以及有限元软件的操作和应用。
具体内容包括：1.有限元分析的基本概念：介绍有限元分析的定义、发展历程和应用领域。
2.有限元分析的原理：讲解有限元分析的基本原理，包括离散化方法、刚度矩阵和质量矩阵的建立等。
3.有限元分析的方法：介绍有限元分析的主要方法，包括静态分析、动态分析和优化设计等。
4.有限元软件的操作和应用：讲解有限元软件的基本操作，如几何建模、网格划分、材料属性设置等，并通过实例演示有限元分析的过程。
三、教学方法本节课采用多种教学方法相结合的方式，以激发学生的学习兴趣和主动性。
主要教学方法包括：1.讲授法：讲解有限元分析的基本概念、原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解有限元分析的应用。
3.实验法：让学生动手操作有限元软件，进行简单的结构分析和优化设计。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队合作意识和解决问题的能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、有限元软件、多媒体资料和实验设备。
具体如下：1.教材：选用国内权威出版的有限元教材，为学生提供系统的理论知识。
2.有限元软件：为学生提供有限元软件的学习版本，方便学生进行实践操作。
3.多媒体资料：制作课件和教学视频，以图文并茂的形式展示有限元分析的过程和应用。
4.实验设备：准备计算机实验室，确保每个学生都能顺利地进行软件操作和实验。
有限元技术基础课程设计 (2)
有限元技术基础课程设计背景介绍有限元方法是20世纪50年代末发展起来的一种数值分析方法，可以将复杂的结构模型离散化成为数学上易于处理的小元素，在计算机上进行计算，得到力学行为和应力分布等分析结果。
有限元技术已经成为工程设计和科学研究中必不可少的工具。
因此，学习有限元技术也成为现代机械、航空、化工等行业相关专业的必修课程。
课程设计目标本课程设计的目标是使学生能够理解和应用有限元方法，掌握有限元分析的基本思想和方法，能够在实际工程问题中使用有限元软件进行分析和设计。
课程设计内容1. 有限元基础首先，本课程将介绍有限元基础知识，如何构建有限元模型，有限元模型中的节点、单元和边界条件等等。
这一部分让学生了解有限元模型的基本元素及其关系，为后续的实践应用打下基础。
2. 有限元分析流程有限元分析流程是整个有限元分析的骨架，也是本课程设计的核心内容之一。
在这一部分中，我们将详细介绍有限元分析的基本流程，从建立模型到求解过程中的中间环节，以及后处理分析等。
通过这一部分的学习，学生将能够全面理解有限元分析，同时能够对复杂工程问题进行分析和设计。
3. 有限元分析软件的应用本课程还将介绍几种常见有限元分析软件的具体应用。
在学习有限元分析的基本知识后，有限元软件的使用将是非常必要的。
我们将以ANSYS、ABAQUS等软件为例，教授学生如何进行模型的建立、载荷的设定、分析的求解和结果后处理等不同阶段的操作和技巧。
课程设计成果完成本课程的学生将能够熟练掌握有限元技术的基本知识和应用技巧，具备使用各类有限元分析软件进行复杂问题的分析和设计的能力。
同时，学生将会在实践中掌握工程设计的基本思想和操作方法，为以后的工程实践打好基础。
总结通过课程设计，学生将掌握从模型构建到结果后处理的整个有限元分析流程，以及常见的有限元软件的操作技巧。
课程设计将培养学生结合实际问题进行分析和理论验证的能力，为学生未来的工程实践提供基本技术支持。
有限元基础教程教学设计
有限元基础教程教学设计前言有限元分析是现代工程设计中广泛使用的一种分析方法。
掌握有限元分析方法，不仅可以提升工程师的分析能力，还可以大幅提升工程设计的效率。
本文旨在以基础有限元分析为主要教学内容，为读者提供一份有限元基础教程的教学设计。
教学目标1.理解基础有限元分析的概念和基本原理；2.能够熟悉有限元分析软件的使用；3.能够应用基础有限元分析方法解决工程问题。
教学内容第一章：有限元分析基础知识1.有限元分析的概念及其发展历程；2.有限元分析的基本原理及其应用；3.有限元分析的数学基础。
第二章：有限元分析软件的使用1.ANSYS Workbench环境介绍；2.模型建立及其几何编辑；3.材料属性的定义；4.边界条件和荷载的设定；5.模型网格划分及其控制参数的设定。
第三章：基础有限元分析方法1.线性静力分析；2.线性模态分析；3.稳定性分析；4.热力学分析；5.动力学分析。
教学方法本教程以理论与实践相结合的方式进行教学，并通过模拟工程案例，让学生深入理解有限元分析的基本原理和应用方法。
1.理论课程：通过PPT、讲座和讨论来传达基本概念、原理和基础知识。
2.实践课程：通过课堂练习、实验和工程案例，让学生学以致用，更深入的了解有限元分析的实际应用。
教学评估通过教学结果的考核、学生的实验报告和答辩的方式来检验教学的有效性。
1.考核方式：教师可以将学生划分成小组并分配任务，如编写简单的代码、解决实际工程问题等；2.学生实验报告：每个小组需要撰写一份有限元分析的实验报告；3.答辩方式：每个小组需要对自己的实验报告进行答辩，面对教师和同学的提问。
结束语有限元分析是一项复杂而又重要的技能，需要通过不断地实践和探索来提高。
本教程旨在为读者提供一份有限元基础教程的教学设计，帮助读者掌握有限元分析的基础原理和应用方法，更好的应用于实际工程中。
有限元课设
1.绪论1.1有限元概述有限元方法是解决工程和数学物理问题的数值方法，也称为有限单元法，是矩阵方法在结构力学和弹性力学等领域中的应用和发展。
由于它的通用性和有效性，有限元方法在工程分析中得到了广泛的应用，已成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。
在科学研究和工程设计中，基于建模与仿真的数字化已经成为当今科技发展的必然趋势，有限元分析已成为该领域的最重要方法之一。
随着有限元理论和计算机硬件的发展，有限元软件越来越成熟，已逐渐成为工程师实现工程创新和产品创新的得力助手和有效工具。
ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于航空航天、机械工程、土木工程、车辆工程、生物医学、核工业、电子、造船、能源、地矿、水利、轻工等一般工业和科学研究。
它能与多数CAD软件接口，实现数据共享和交换，如Pro/E、UG及AUTOCAD等。
经过近40年的发展及完善，ANSYS软件已经成为国际上最知名、应用领域最广泛、使用人员最多的软件之一，是实施有限元分析的最重要平台之一。
有限元法是机械设计制造及自动化专业的一门重要的专业基础课。
ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
本课程实训的目的，是深化学生对理论教学中的概念、理论和方法的理解，同时通过一些工程实例的研究，掌握应用有限元软件对简单机械结构和零部件进行建模、分析和评价的方法，培养分析和解决工程问题的能力。
1.2自选题我选择的题目是研究板上开槽时板的变形以及应力应变的异同，讨论槽对板强度以及应力集中的影响。
1.3练习题我选做了四个练习题，分别为角支架的静力学分析、平面梁结构的内力计算、压力问题的静力分析、机翼模型的模态分析。
2.开槽板的有限元分析2.1问题描述基本数据:板长300mm ，宽100mm ，厚5mm ，25/102mm N E ⨯=，泊松比0.27；a c 边固定，ab 边受垂直于边的向下均布载荷p =20N/mm.2． 模型建立2.1利用前处理器的moldling 功能建立板的几何模型。
有限元法基础教学设计
有限元法基础教学设计一、教学目标本次教学的主要目标是：1.了解有限元方法的基本原理和基本步骤；2.掌握有限元分析中常用的几何体建模、网格划分和网格质量检查等方法；3.掌握有限元分析中常用的材料本构模型、荷载类型和边界条件设置方法；4.掌握有限元分析中结果的后处理方法，包括能量、应变、应力、位移等物理量的计算和分析；5.能够使用ANSYS等有限元分析软件进行建模、计算和结果分析。
二、教学内容本次教学的主要内容包括：1.有限元方法基础原理介绍；2.有限元分析的建模、网格划分和网格质量检查；3.有限元分析的材料本构模型、荷载类型和边界条件设置方法；4.有限元分析的后处理方法，包括能量、应变、应力、位移等物理量的计算和分析；5.有限元分析软件的使用方法。
三、教学方法本次教学将采用如下教学方法：1.讲解法：通过PPT讲解有限元方法基础原理、建模、计算和结果分析等内容；2.案例分析法：通过实际案例进行分析说明，包括单元类型选择、模型网格划分、边界条件的设置等；3.计算实验法：通过ANSYS等有限元分析软件进行实际分析计算，加深学生对有限元方法的理解；4.课外作业：布置一些案例分析和软件操作相关的课外作业，加深学生对有限元分析的理解和掌握。
四、教学评价本次教学的主要评价指标包括：1.学生学习成果，包括理论知识和软件操作技能；2.学生参与度，包括课堂提问、课堂练习和课外作业完成情况；3.学生反馈，包括对课程内容和教学方法的评价和建议。
五、教学资源本次教学将需要如下资源：1.讲师PPT资料；2.ANSYS等有限元分析软件；3.实际案例分析资料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
湖北理工学院课程设计题目有限元分析课程设计教学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级本机制3班姓名冯义坤指导教师陶晶周华祥2013 年11 月22 日目录一、设计任务书 (3)二、前言 (7)三、创建3D有限元模型 (7)四、加载、求解、结果后处理 (8)五、高级建模技术 (12)六、分析结果评价 (13)七、设计小结 (13)八、参考资料 (14)一、课程设计任务书一、课程设计目的课程目的和任务旨在使学生了解有限元分析的基本方法，通过使用计算机计算工程力学中的若干问题，进一步加深工程力学课程中的基本概念和基本理论，培养学生解决一些简单的工程实际问题的能力，为学生在今后的机械课程设计和毕业设计中对机械构件进行力学分析打下扎实的基础。
二、课程设计内容1．ANSYS有限元分析软件简介、功能概览和分析案例；2．ANSYS图形用户界面及基本操作方法；3．创建3D有限元模型4．加载、求解、结果后处理5．高级建模技术6．分析结果评价图1考虑的是当活塞处于上顶点时，活塞顶部所受的压力P为3MPa,活塞销孔与活塞销作用起支撑作用。
附：设计计算说明书内容0、封面（题目、班级、姓名、学号、指导老师、时间）1、目录（标题、页次）2、设计任务书（装订原发的设计任务书）3、前言（题目分析、设计方案的拟订等）4、创建3D有限元模型5、加载、求解、结果后处理6、高级建模技术7、分析结果评价8、设计小结（设计体会、本次设计的优缺点及改进意见等）9、参考资料（资料的编号[ ]，作者，书名，出版单位和出版年、月）三、进度安排第11周周一学习ANSYS图形用户界面和分析的基本步骤；周二创建有限元模型；周三加载_求解_后处理；周四使用多媒体课件，理论教学与上机练习；周五上机练习分析，设计计算，及辅导；第12周周一教师布置题目和内容；周二学生查阅收集相关资料进行计算；周三结果分析汇总；周四编写课程设计说明书；课程设计总结；周五答辩四、基本要求1. 了解有限元分析的基本原理和方法；2. 熟悉有限元分析软件（ANSYS）的图形用户界面和菜单；3. 能熟练创建二维和三维有限元分析模型；4. 会使用指定的单元对有限元分析模型进行网格划分，也能对一些简单的有限元分析模型选择合适的单元进行网格划分；5. 能熟练使用工程力学的知识来确定模型的约束条件和受力的类型；6. 会使用有限元分析软件对有限元分析模型进行计算；7. 能熟练掌握有限元分析后处理过程，并对计算结果作出正确的评价；8. 掌握使用有限元分析方法对机械构件进行优化设计的过程；车辆与交通教研室2013-11-7二、前言1 活塞具备的基本条件：活塞是发动机的重要部件之一，与连杆构成发动机的心脏，活塞通过运动将燃气压力传递给连杆再至曲轴输出，工作时受力非常复杂。
随着发动机向高速度、低能耗方向发展，采用优异的活塞材料尤为重要。
目前车用发动机活塞材料以铝合金为主，其他还有铸铁、铸钢、陶瓷材料等。
铝合金的突出优点是密度小，可降低活塞质量及往复运动惯性，因此铝合金活塞常用于中、小缸径的中、高速发动机上。
与铸铁活塞相比，铝合金活塞导热性好，工作表面温度低，顶部的积碳也较少。
活塞由活塞顶、头部、群部构成。
活塞顶的形状分为平顶、凸顶、凹顶。
平顶活塞结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀、多用在汽油机上；凸顶活塞顶部突起成球状、顶部强度高、起导向作用、有利于改善换气过程。
凹顶活塞可改变可燃混合气的形成和燃烧，还可以调节压缩比。
活塞工作时温度很高，顶部可达600 ~700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受的气体压力很大，特别是作功行程压力最大，柴油机活塞顶燃烧最高压力5～9Mpa，这就使活塞产生冲击和侧压力的作用；根据活塞实际最大爆发压力工况添加边界条件，选用压力为5MPa便于做有限元分析，此方案采用圆顶活塞，用于发动机。
2 活塞的尺寸：a=φ32 b=φ8 c=8 d=25 e=12 P=2.7 Mpa三、创建3D有限元模型在proe中建立3D模型，在建模过程中要注意尺寸的大小和各个线、面之间的约束关系。
建模完成后保存副本，格式为IGES。
注意副本不要保存在桌面上。
我建的实体模型如下图图2四、加载、求解、结果后处理4.1 单元类型设置（1）定义节点类型：Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete→Add→Solid→ te 10node92（2）定义节点大小：Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→Manualsize→Global →size在弹出的Global Element sizes的对话框中的SIZE Element edge length的选项中输入3，并点击OK.4.2 材料属性活塞材料及其属性：铝合金，弹性模量为71GMP，泊松比为0.28，密度为2.7E-6Kg/mm3定义材料密度：Main Menu→Preprocessor→ Meterial Props→Material Models→DensityDENS=2.7E-6定义泊松比：Main Menu→Preprocessor→ Meterial Props→Material Models→structure→linear→elastic→isotropic EX=7.1E4 PRXY=0.284.3 划分网格Main Menu→Preprocessor→Meshing→Meshtool,打开Meshtool对话框，勾选Smart Size，设定为4，点击“Mesh”按钮，选择活塞模型进行自由网格划分，如图：图24.4 定义求解类型Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis，设定分析类型为SteadyState4.5 施加载荷（1）施加两孔的约束：在两个孔施加全约束，具体步骤如下：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→structure→displacement→On Areas。
（2）施加面载荷：在活塞的顶面施加载荷，具体步骤：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→structure→pressure→On Areas。
输入各项数据后，得到如下图所示的模型，如图：图34.6 求解求解结果，具体步骤：Main Menu→Solution → Solve → Current LS，求解完成后，进行结果后处理。
4.7 结果后处理4.7.1 变形（1）应为活塞主要在轴线方向变形严重，所以查看y方向的变形，如下图：图4（2）查看活塞在总体上的变形，总的变形如下图：图54.7.2 应力（1）活塞主要承受轴向的载荷所以查看y方向的应力，如下图：图6（2）查看活塞队的总体应力，确定是否会有破坏发生，总应力如下图：图7五、高级建模技术建模是三维制作的开端，学习3DSMax，建模就是你首先要掌握的。
3DSMax建模可以分为初级建模与高级建模，但高级建模的方法相对复杂，所以很多人都找不到学习的门径。
NURBS建模是高级建模的一种，它的非均匀性是建模的一个难度。
NURBS建模简步：1、建立模型轮廓，由面片物体转化或直接由NURBS曲线轮廓围成曲面；2、进入变动（Modify）命令面板在次级物体层级勾画出模型细部；3、在形成模型大样后，再进一步制作之前要把外形调整准确，否则会带来很多麻烦；4、如果模型上有很多凹面，那么我们就可以通过选择Face，隐藏其它物体。
然后在Curve层级选择曲线利用FlipTrim命令进行翻转剪切；5、模型完成后就可以再进行一些耐心的修饰，并加入材质，最后进行渲染就可以了。
六、分析结果评价本次设计的活塞用的是ZalSi12，查表得它的抗拉强度为135Mpa。
本实验中活塞受到的最大的应力为25.713Mpa：而且活塞变形量也非常小，在允许的范围内；所以该活塞是安全的。
我们可以减少活塞的壁厚和选用抗拉强度低些的便宜的材料制作活塞，以达到节约成本和材料的目地。
七、设计小结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在做课程设计过程中，与同学分工协作，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，也是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。
我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
两周的课程设计让我学会了ANSYS简单的建模和进行简单的应力、应变分析，让我对于材料的各种属性也有了更加深刻的了解。
在和同学一起讨论的过程中学会的很多东西，对于零件的破坏也有了一定的认识。
在此感谢我们的陶晶、周华祥老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次有限元的课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。
而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。
八、参考资料【1】张洪信、管殿柱主编，《有限元基础理论与ANSYS11.0应用》，机械工业出版社，2009.10.【2】邓凡平主编，《ANSYS10.0有限元分析自学手册》，人民邮电出版社，2007.1. 【3】刘涛、杨凤鹏主编，《精通ANSYS》，清华大学出版社，2004.【4】朱伯芳主编，《有限单元法》，中国水利水电出版社，1998.。