有限元课程设计
有限元课程设计
沈阳理工大学课程设计专用纸目录前言.............................................................................................................................................. - 2 - 问题阐述...................................................................................................................................... - 3 - 物理参数和几何参数.................................................................................................................. - 3 - 1.创建节点................................................................................................................................... - 4 -1.1 创建梁的各个节点......................................................................................... - 4 -1.2 显示各个节点......................................................................................... - 5 - 2．定义单元类型、材料特性和梁的横截面几何参数............................................................ - 5 -2.1 定义单元类型......................................................................................... - 5 -2.2 定义材料特性......................................................................................... - 5 -2.3 定义梁的横截面几何参数......................................................................................... - 5 - 3．创建单元................................................................................................................................ - 5 -3.1 创建单元......................................................................................... - 5 -3.2 显示单元信息......................................................................................... - 6 - 4．施加约束和载荷.................................................................................................................... - 6 -4.1 节点自由度约束......................................................................................... - 6 -4.2 施加载荷......................................................................................... - 7 - 5．求解........................................................................................................................................ - 8 -5.1 定义分析类型......................................................................................... - 8 -5.2 求解......................................................................................... - 8 - 6．后处理.................................................................................................................................... - 8 -6.1 绘制梁的Y方向变形图......................................................................................... - 8 -6.2 建立单元结果表......................................................................................... - 9 -6.3 结果显示....................................................................................... - 10 - 7．退出程序...............................................................................................................................- 11 -沈阳理工大学课程设计专用纸前言有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
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。
结构分析有限元法课程设计
结构分析有限元法课程设计一、引言有限元法是结构分析中最常用的近似算法。
通过将模型分割成有限数量的小元素并进行离散化，它可以解决各种复杂非线性问题。
本课程设计旨在通过实践帮助学生掌握有限元分析的基本步骤和技术，加深对结构系统行为的了解，提高结构设计和分析的能力。
二、设计内容2.1 课程学习目标•掌握有限元分析的原理和步骤。
•熟悉常见的有限元分析软件，了解其使用方法。
•能够利用有限元软件进行结构静力分析和动力分析，并解释和分析结果。
•能够设计并完成简单结构的有限元分析，并作出结论和评价。
2.2 课程学习内容2.2.1 有限元分析的基本原理有限元法的基本原理是将结构分割成多个小单元，建立数学模型，并利用力学原理和数学方法求解结构的应力、应变和位移等基本特征，并进行分析。
在本课程的学习中，我们将学习如何建立结构有限元模型、如何求解、分析模型，并将模型参数与实际结构行为进行比较。
2.2.2 有限元分析软件的使用本课程将以ANSYS, ABAQUS等软件为例，学生将学习如何在软件中建立模型，如何进行求解分析，并将结果进行可视化和解释。
学生将学习软件中使用的物理概念和数学算法，以及软件中如何使用Onshape等CAE/CAD软件实现结构的建模和前处理。
2.2.3 结构静力分析在这个任务中，学生将在ANSYS或ABAQUS中建立一个简单的桥梁模型，并进行静力分析。
学生将学习如何在近似算法中应用重要的力学和数学概念，以此来建立模型并预测结构行为。
2.2.4 结构动力学分析在这个任务中，学生将在ANSYS或ABAQUS中建立一个结构模型并进行动力学分析。
学生将学习在动态状况下如何处理力、应力和位移，并将从动态特性信息中汲取有用的见解和信息。
2.2.5 课程设计在这个任务中，学生需要利用所学的技能和知识，设计一个自己的结构模型并进行有限元分析。
课程设计可以结合学生的研究方向，或从实际需求出发，决定并设计分析对象、边界条件和载荷等。
有限元课程设计实例
有限元课程设计实例一、课程目标知识目标：1. 理解有限元方法的基本原理，掌握其应用步骤及所需数学基础；2. 学会运用有限元分析软件进行简单物理模型的建立与求解；3. 掌握有限元分析中的网格划分、边界条件设置及结果解读等关键环节。
技能目标：1. 能够运用所学有限元知识，针对实际问题进行模型简化，建立合适的数学模型；2. 熟练操作有限元分析软件，完成前处理、计算及后处理等全过程；3. 培养学生的团队协作能力和解决问题的能力，学会在项目中分工合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的好奇心和求知欲，激发学习兴趣；2. 增强学生的实践意识和创新意识，使学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于挑战；3. 培养学生的责任感，使学生在分析问题时充分考虑工程实际，遵循科学规律。
本课程针对高年级学生，结合有限元课程特点，以实例为引导，注重理论知识与实践操作的紧密结合。
通过本课程的学习，使学生能够将有限元方法应用于工程实际问题，提高解决复杂问题的能力。
同时，培养学生团队协作、创新思维和工程素养，为未来的工程实践打下坚实基础。
二、教学内容本章节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、发展及其在工程领域的应用，重点讲解有限元方法的基本概念、离散化过程和变分原理。
2. 有限元分析软件操作：以实际工程软件为工具，讲解软件的基本功能、操作界面、前处理、求解器和后处理等模块的使用。
3. 网格划分技术：讲解网格的类型、质量评判标准，以及不同类型的网格在有限元分析中的应用。
4. 边界条件设置：介绍边界条件的作用，讲解不同类型边界条件的设置方法，以及在实际工程问题中的应用。
5. 实例分析：结合教材内容，选取具有代表性的工程实例，指导学生完成从模型建立、网格划分、边界条件设置到结果解读的完整分析过程。
具体教学内容安排如下：第一周：有限元方法基本原理及离散化过程；第二周：变分原理及有限元方程的建立；第三周：有限元分析软件操作及网格划分技术；第四周：边界条件设置及实例分析。
fortran有限元程序课程设计
fortran有限元程序课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握Fortran语言的基本语法和程序结构；2. 理解有限元方法的基本原理及其在工程问题中的应用；3. 学会使用Fortran编写有限元程序，解决简单的物理问题；4. 了解有限元程序的调试与优化方法。
技能目标：1. 能够运用Fortran语言编写简单的有限元程序；2. 能够对有限元程序进行调试和性能优化；3. 能够运用所学知识解决实际工程问题，具备一定的编程实践能力；4. 能够通过团队合作，共同完成较复杂的有限元程序编写。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对编程和计算物理学的兴趣，激发学生的求知欲和探索精神；2. 培养学生严谨、细致、勤奋的学习态度，提高学生的问题解决能力；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力；4. 增强学生的民族自豪感，认识我国在有限元领域的发展成果。
课程性质：本课程为高年级专业选修课，旨在使学生掌握Fortran有限元程序的编写和应用，提高学生的编程实践能力和解决实际问题的能力。
学生特点：学生已具备一定的数学、物理和编程基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，强化编程实践，提高学生的实际操作能力。
同时，注重培养学生的团队合作精神，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够独立编写和优化有限元程序，为后续学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. Fortran语言基础：变量定义、数据类型、运算符、控制结构、数组、函数与子程序等；2. 有限元方法原理：有限元离散化、单元划分、形函数、刚度矩阵、载荷向量、边界条件处理等；3. 有限元程序编写：根据实际问题，运用Fortran语言编写有限元程序，包括前处理、核心计算和后处理；4. 程序调试与优化：调试技巧、性能分析、优化方法等；5. 实际工程案例：选取具有代表性的工程问题，运用所学的Fortran有限元程序解决。
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。
有限元课程设计封皮
有限元课程设计封皮一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握有限元方法的基本原理，理解其在工程问题中的应用；2. 学会运用有限元软件进行模型建立、网格划分、边界条件设置及求解分析；3. 了解有限元分析结果的处理方法，能对结果进行正确的解释和评价。
技能目标：1. 培养学生运用有限元分析软件解决实际问题的能力；2. 培养学生团队协作、沟通表达及分析解决问题的能力；3. 提高学生自主学习、查阅资料、撰写报告的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的兴趣和探究精神，增强其创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德，使其具备责任感；3. 增进学生对我国工程领域发展的认识，激发其爱国情怀。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在让学生掌握有限元分析方法，提高解决实际工程问题的能力。
学生特点：学生具备一定的力学基础，具有较强的学习兴趣和求知欲，但实践经验不足。
教学要求：结合实际工程案例，注重理论与实践相结合，强调学生的参与度和动手能力，提高课程实用性和趣味性。
通过本课程的学习，使学生能够独立完成有限元分析任务，为后续专业课程和未来工作打下坚实基础。
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、发展及其在工程领域的应用，讲解有限元分析的基本步骤和关键概念，如离散化、单元划分、形函数、刚度矩阵等。
2. 有限元软件应用：以常见有限元软件（如ANSYS、ABAQUS等）为例，讲解软件的基本操作、模型建立、网格划分、材料属性设置、边界条件施加及求解分析等过程。
3. 有限元分析实例：结合实际工程案例，指导学生运用有限元软件进行结构分析、热分析、流体分析等，使学生更好地理解有限元方法在实际工程中的应用。
4. 结果处理与分析：教授学生如何对有限元分析结果进行后处理，包括查看云图、提取数据、生成曲线等，以及如何对结果进行正确的解释和评价。
教学内容安排与进度：1. 第1周：有限元方法基本原理及发展历程；第2周：有限元分析基本步骤与关键概念。
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。
高等有限元课程设计
高等有限元课程设计设计背景有限元分析是一种广泛应用于工程设计中的数值计算方法。
在现代工程领域中，几乎所有的复杂工程问题都需要借助有限元分析方法来进行研究和解决。
因此，有限元分析已成为工程领域中不可或缺的工具之一。
设计目的本课程设计旨在让学生能够掌握高等有限元分析的基本理论和方法，能够独立完成有限元分析的数值计算并能够对计算结果进行正确的分析和解释。
设计内容1. 系统性高等有限元基础理论在本课程中，我们将全面系统地介绍高等有限元分析的基本理论，包括：•一维和二维单元的建模方法•有限元离散方法•有限元推导方法•基本有限元框架及数学算法•径向基函数和权重函数同时，我们也会对不同的有限元方法进行对比分析和综合评价。
2. 高等问题的有限元分析应用在掌握了基本理论后，我们将进行一系列高等问题的有限元分析应用案例研究，包括：•动力学分析•热力学分析•流体动力学分析•地震工程分析这些应用案例将会较为复杂和实际，能够让学生在实践探索中巩固所学的基础知识。
3. 课程作业和实验为了确保学生真正掌握所学的知识和技能，本课程将设有相关作业和实验。
作业将以调研和论文形式出现，学生需要对某一领域的有限元分析进行深入研究和撰写论文。
实验将在实际操作中让学生掌握相关技能和方法。
设计效果经过本课程的学习，学生应该能够掌握高等有限元分析的基本理论和方法，具备对工程问题进行数值计算和分析的能力。
同时，也能够独立完成调研和论文写作，对于从事工程设计和科学研究的学生具有很大的帮助。
总结本课程通过系统性的理论学习和实践应用，旨在让学生掌握高等有限元分析的基本理论和方法，并能熟练应用于工程设计中。
同时，通过课程作业和实验也能让学生真正了解和掌握相关技能。
希望该课程能够对学生的工程设计和研究有所帮助。
机械有限元课程设计
机械有限元 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解有限元分析的基本概念，掌握有限元方法在工程中的应用。
2. 学会建立机械结构的有限元模型，包括网格划分、材料属性赋予及边界条件设置。
3. 掌握使用有限元分析软件进行求解，并能够对结果进行正确解读。
技能目标：1. 能够运用所学知识对简单的机械结构进行有限元建模和分析。
2. 培养学生运用计算机辅助工程软件解决问题的能力，特别是有限元分析软件的操作技巧。
3. 提高学生将理论应用于实践，解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程领域专业知识的兴趣，激发学生探索未知问题的热情。
2. 强化学生团队合作意识，通过小组讨论与合作完成课程项目。
3. 增强学生的工程责任感，认识到作为一名工程师在确保结构安全与优化设计中应承担的角色。
本课程针对高年级或研究生阶段的学生，他们具备一定的力学和数学基础，课程性质以理论教学与上机实践相结合为主。
课程目标旨在通过具体的学习成果，如完成有限元模型建立与分析报告，来巩固学生的理论知识，提升实践技能，并培养积极的学术态度和工程价值观。
1. 有限元分析方法概述：介绍有限元分析的基本原理、发展历程及其在工程中的应用。
- 教材章节：第一章 有限元分析方法简介2. 有限元模型的建立：讲解有限元模型建立的过程，包括结构简化、几何建模、网格划分等。
- 教材章节：第二章 有限元模型的建立3. 材料属性与边界条件：介绍材料属性的设置、边界条件的施加及接触问题的处理。
- 教材章节：第三章 材料属性与边界条件4. 有限元求解与结果分析：讲解有限元求解的步骤，结果解读与分析方法。
- 教材章节：第四章 有限元求解与结果分析5. 实践案例分析：通过具体案例，让学生动手操作有限元分析软件，进行实际结构分析。
- 教材章节：第五章 有限元分析案例6. 课程项目：组织学生分组进行项目实践，完成一个完整的有限元分析项目，包括项目报告撰写。
- 教材章节：第六章 课程项目与实践教学内容按照教学大纲的安排，系统性地进行组织，确保学生能够逐步掌握有限元分析的理论知识，并通过实践案例和课程项目，将所学知识应用于实际工程问题中。
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一．问题描述
如图所示的平面矩形结构，设E=1，NU=0.25，h=1，考虑以下约束和外载：
位移边界条件BC（u）：U A=0，V A=0，U D=0，
力边界条件BC（p）：在CD边上有均布载荷q=1，
建模情形：使用四个四节点矩形单元，
试在该建模情形下，求各节点的位移以及各个单元的应力分布。
二．Matlab程序
(1).函数定义：
function k= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,xi,yi,xj,yj,xm,ym,xp,yp,ID) syms s t;
a = (yi*(s-1)+yj*(-1-s)+ym*(1+s)+yp*(1-s))/4;
b = (yi*(t-1)+yj*(1-t)+ym*(1+t)+yp*(-1-t))/4;
c = (xi*(t-1)+xj*(1-t)+xm*(1+t)+xp*(-1-t))/4;
d = (xi*(s-1)+xj*(-1-s)+xm*(1+s)+xp*(1-s))/4;
B1 = [a*(t-1)/4-b*(s-1)/4 0 ; 0 c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 ;
c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 a*(t-1)/4-b*(s-1)/4];
B2 = [a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4 0 ; 0 c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 ;
c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4];
B3 = [a*(t+1)/4-b*(s+1)/4 0 ; 0 c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 ;
c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 a*(t+1)/4-b*(s+1)/4];
B4 = [a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4 0 ; 0 c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 ;
c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4];
Bfirst = [B1 B2 B3 B4];
Jfirst = [0 1-t t-s s-1 ; t-1 0 s+1 -s-t ;
s-t -s-1 0 t+1 ; 1-s s+t -t-1 0];
J = [xi xjxmxp]*Jfirst*[yi ;yj ; ym ; yp]/8;
B = Bfirst/J;
if ID == 1
D = (E/(1-NU*NU))*[1 NU 0 ; NU 1 0 ; 0 0 (1-NU)/2];
elseif ID == 2
D = (E/(1+NU)/(1-2*NU))*[1-NU NU 0 ; NU 1-NU 0 ; 0 0 (1-2*NU)/2]; end
BD = J*transpose(B)*D*B;
r = int(int(BD, t, -1, 1), s, -1, 1);
z = h*r;
k = double(z);
end
function z = Quad2D4Node_Assembly(KK,k,i,j,m,p)
DOF(1)=2*i-1;
DOF(2)=2*i;
DOF(3)=2*j-1;
DOF(4)=2*j;
DOF(5)=2*m-1;
DOF(6)=2*m;
DOF(7)=2*p-1;
DOF(8)=2*p;
for n1=1:8
for n2=1:8
KK(DOF(n1),DOF(n2))= KK(DOF(n1),DOF(n2))+k(n1,n2);
end
end
z=KK;
end
function stress= Quad2D4Node_Stress(E,NU,xi,yi,xj,yj,xm,ym,xp,yp,u,ID) syms s t;
a = (yi*(s-1)+yj*(-1-s)+ym*(1+s)+yp*(1-s))/4;
b = (yi*(t-1)+yj*(1-t)+ym*(1+t)+yp*(-1-t))/4;
c = (xi*(t-1)+xj*(1-t)+xm*(1+t)+xp*(-1-t))/4;
d = (xi*(s-1)+xj*(-1-s)+xm*(1+s)+xp*(1-s))/4;
B1 = [a*(t-1)/4-b*(s-1)/4 0 ; 0 c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 ;
c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 a*(t-1)/4-b*(s-1)/4];
B2 = [a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4 0 ; 0 c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 ;
c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4];
B3 = [a*(t+1)/4-b*(s+1)/4 0 ; 0 c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 ;
c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 a*(t+1)/4-b*(s+1)/4];
B4 = [a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4 0 ; 0 c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 ;
c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4];
Bfirst = [B1 B2 B3 B4];
Jfirst = [0 1-t t-s s-1 ; t-1 0 s+1 -s-t ;
s-t -s-1 0 t+1 ; 1-s s+t -t-1 0];
J = [xi xjxmxp]*Jfirst*[yi ;yj ; ym ; yp]/8;
B = Bfirst/J;
if ID == 1
D = (E/(1-NU*NU))*[1 NU 0 ; NU 1 0 ; 0 0 (1-NU)/2];
elseif ID == 2
D = (E/(1+NU)/(1-2*NU))*[1-NU NU 0 ; NU 1-NU 0 ; 0 0 (1-2*NU)/2]; end
str1 = D*B*u;
str2 = subs(str1, {s,t}, {0,0});
stress = double(str2);
end
（2）. 计算部分
E=1;
NU=0.25;
h=1;
ID=1;
k1= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,1,1,0.5,1,0.5,0.5,1,0.5,ID);
k2= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0,1,0,ID); k3= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,0.5,1,0,1,0,0.5,0.5,0.5,ID); k4= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,0.5,0.5,0,0.5,0,0,0.5,0,ID); KK=zeros(18,18);
KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k1,1,6,5,2);
KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k2,2,5,4,3);
KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k3,6,7,8,5);
KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k4,5,8,9,4)
k=KK([1:12,14:16],[1:12,14:16]);
p=[0;-0.25;0;0;0;0;0;0;0;0;0;-0.5;-0.25;0;0];
u=k\p
U=[u(1:12);0;u(13:15);0;0];
u1=[U(1);U(2);U(11);U(12);U(9);U(10);U(3);U(4)];
stress1=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 1,1,0.5,1,0.5,0.5,1,0.5,u1,ID) u2=[U(3);U(4);U(9);U(10);U(7);U(8);U(5);U(6)];
stress2=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 1,0.5,0.5,0.5,0.5,0,1,0,u2,ID) u3=[U(11);U(12);U(13);U(14);U(15);U(16);U(9);U(10)];
stress3=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 0.5,1,0,1,0,0.5,0.5,0.5,u3,ID) u4=[U(9);U(10);U(15);U(16);U(17);U(18);U(7);U(8)];
stress4=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 0.5,0.5,0,0.5,0,0,0.5,0,u4,ID)
总体刚度矩阵：
各节点位移：
各单元应力：
三．结果
各个节点位移：
u1=1.5749，v1=-4.5116，u2=0.5858，v2=-4.2489，u3=-0.4401，
v3=-4.1495，u4=1.1458，v4=-3.3911，u5=0.7035，v5=-2.9251，
u6=-0.4105,v6=-3.0964，u7=0，v7= -3.0486，u8=0.6532，v8=-1.9914，u9=0，v9=0。
单元应力分布：
单元1的应力分量为Ϭx=0.1379Pa,Ϭy=-0.6942Pa,τxy=-0.4052Pa;
单元2的应力分量为Ϭx=-0.1379Pa,Ϭy=0.0375Pa,τxy=-0.0948pa; 单元3的应力分量为Ϭx=0.8696Pa,Ϭy=-1.3058Pa,τxy=-0.5948pa;
单元4的应力分量为Ϭx=-0.8696Pa,Ϭy=-2.0375Pa,τxy= -0.9052pa。