《现代设计方法》课程教学大纲

《现代设计方法》课程教学大纲

课程代码：ABJD0316

课程中文名称：现代设计方法

课程英文名称：ModernDesignMethodo1ogy

课程性质：选修

课程学分数：2

课程学时数：32

授课对象：机械设计及其自动化专业

本课程的前导课程：高等数学，线性代数，机械原理，机械设计，计算机辅助设计。

一、课程简介

现代设计方法是机械设计、制造及其自动化本科专业的一门专业选修课，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。本课程重点介绍计算机辅助设计、有限元法、优化设计和可靠性设计，对其它现代设计方法作简单介绍。目的是使学生在较少的学时内，了解现代设计与传统设计的联系与区别，采用现代设计方法解决生产实际问题,并初步掌握某些现代设计方法在机电工程中的应用。

二、教学基本内容和要求

第一章概论

介绍现代设计方法的基本概念、研究的主要内容与特点。介绍创新思维与技法、原理与结构方案设计、优化设计、可靠性设计、有限元分析方法等现代设计方法，使读者对现代设计方法首先有一个总体概括的了解。

重点：现代机械设计方法的研究目标和学习方法。

第二章计算机辅助设计

介绍计算机图形学方面的基本内容，介绍三维图像的显示和变换原理。然后，介绍三维设计的理论和方法，包括特征造型、参数化设计。最后，介绍常用的三维设计软件。

重点：计算机图形学的基本原理，计算机辅助设计的基本思想。

难点：熟悉一种常用的三维设计软件。

第三章有限元法

介绍与有限元法密切相关的弹性力学基础知识，小位移弹性理论的基本方程、小位移弹性理论中的能量概念。在此基础上介绍有限元原理及其应用。

重点：掌握有限元法的基本思想、有限元法求解问题的基本步骤。

难点：有限元法求解问题的基本步骤、单元刚度建立、总体刚度矩阵集成方法。

第四章优化设计

介绍优化设计概念、优化设计的数学基础，在此基础上进一步介绍优化设计常用的几种基本方法：一维搜索的优化方法、无约束优化方法及约束优化方法。

重点：掌握优化问题的三要素，常用的优化设计方法。

难点：一维搜索方法、梯度法、牛顿法、共扼方向法、变尺度法、鲍威尔法、惩罚函数法。

第五章可靠性设计

从可靠性基本概念出发，介绍可靠度、产品失效形式、可靠性常用分布函数等，在此基础上，进一步介绍可靠性设计原理、机械静强度可靠性设计及机械系统可靠性设计等原理及方法。

重点：掌握机械可靠性设计方面的基本概念。

难点：频率直方图，累计失效概率，可靠性，失效率，系统可靠性，应力强度干涉理论。

第六章其它现代设计方法简介

介绍绿色设计、快速响应设计、并行设计等其它现代设计方法。

重点：常用的现代设计方法及其应用领域。

三、实验教学内容及基本要求

上机内容：

1、三维设计软件的应用。

2、在三维设计的基础上，利用有限元法分析结构的强度和刚度。

3、机械优化设计。

四、教学方法与手段

讲授，多媒体演示，上机实验。

五、教学学时分配

六、考核方式与成绩评定标准

1、考核方法：理论考试，上机考查。

2、成绩评定：平时占20验，理论考试占40%,上机考查占40机

七、教学参考资源

1、参考书目：

(1)王风歧，张连洪，邵宏宇编著，《现代设计方法》，天津大学出版社，2004年。

(2)陈屹谢华编著，《现代设计方法及其应用》，国防工业出版社，2004年。