有限元法及应用---教学大纲

《有限元法及应用》教学大纲

课程代码：050142016

课程英文名称：Application of finite element method

课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0

适用专业：材料成型及控制工程

大纲编写（修订）时间：2017.07

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

（1）课程地位：本课程是材料成型及控制工程专业的专业基础课，必修。

（2）教学目标：掌握材料加工中的有限元法及应用的基础理论与实现方法；能够结合本专业知识进行材料加工中的有限元技术应用；具备初步分析和解决材料加工中的有限元法应用问题的能力。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

（1）知识方面的基本要求：

掌握现代材料加工有限元法的基本概念和建立有限元数学模型的过程与方法。了解有限元法在材料加工领域的各种典型应用。

掌握有限元法的基本概念、解题思路、求解步骤，MSC.MARC有限元分析软件在材料加工中的具体应用技术。了解平面问题与轴对称问题的基本理论。

（2）能力方面的基本要求

具备使用有限元法解决材料加工过程中实际问题的基本能力；

初步具备应用有限元技术分析和解决材料加工过程中各种工艺问题的能力；

具有利用本课程基本理论知识进行材料加工工程中的计算机模拟应用研发与进一步深入学习的能力。

（3）技能方面的基本要求

能够使用有限元软件进行材料加工过程模拟。

（三）实施说明

本教学大纲依据专业教学性指导性计划制定，指导教学环节。

理论教学环节：

教学以课堂讲授为主，多媒体辅助教学，加强基础知识、基本技能、创新意识的培养。结合材料加工领域中的实际案例讲解有限元技术及其在材料加工领域的各种典型应用。对课程中的重点、难点问题着重讲解。由于本课程既具有理论性又具有实践性，因此在教学过程中要注意理论联系实际，通过实例锻炼学生分析解决问题的能力。

采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；通过互动教学调动学生学习的主观能动性，培养学生的独立思考解决问题的能力。

引进与本课有关的发展前沿课题成果，让学生了解本学科的最新发展动态，扩大学生知识视野。

（四）对先修课的要求

在讲授本课前，学生应修完材料成型原理、计算机程序设计。本课程为毕业设计、创新创业训练等实践环节打下基础。

（五）对习题课、实验环节的要求

习题要求：每部分教学内容结束后，结合重点和难点内容，安排适当、适量习题；习题类型为程序设计型。

（六）课程考核方式

平时考核

(1)根据学生的出勤情况、学习情况与课堂回答问题情况综合评定，按优良、中、及格、不及格五级评定。

(2)其中出勤情况占20%，学习情况占20%，课堂回答问题情况占20%，课程学习报告占40%。

（七）主要参考书目:

1、《MSC.MARC在材料加工工程中的应用》，刘劲松编，中国水利水电出版社，2010.3

2、MSC.MARC在线帮助

二、中文摘要

有限元法及应用主要讲解了有限元法的基本概念及其在材料加工领域中的典型应用。通过本课程学习，学生可以掌握材料加工中的有限元法及应用的基础理论与实现方法；能够结合本专业知识进行材料加工中的有限元技术应用；具备初步分析和解决材料加工中的有限元法应用问题的能力。

三、课程学时总体分配表

四、大纲内容

第01部分有限元法基础

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

重点掌握内容：

有限元法的基本概念

一般掌握内容:

1. 有限元法的解题思路

2. 有限元法的求解步骤

了解内容:

有限元法在材料加工中的典型应用

第02部分工程问题的有限元建模（8学时）

总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0

重点掌握内容：

有限元模型建立

一般掌握内容:

1. 有限元材料属性定义与获取方法

2. 有限元边界条件定义

3. 有限元接触定义分类

了解内容:

有限元模型建立的各种常用方法

第03部分有限元法求解技术

总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

重点掌握内容：

有限元法的求解技术

一般掌握内容:

1. 牛顿迭代法

2. 修正的牛顿拉普森迭代法

3．弧长法

了解内容:

有限元法的求解技术发展现状

第04部分有限元后处理

总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0

重点掌握内容：

有限元后处理的基本分析方法

一般掌握内容:

1.数据的提取与处理

2.图形与曲线处理

了解内容:

有限元后处理的工程应用

第05部分矩形截面梁弹塑性弯曲变形有限元模拟总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0

重点掌握内容：

1. 矩形截面梁弹塑性弯曲变形有限元数学模型建立

2. 矩形截面梁弹塑性弯曲变形有限元模拟的解题思路一般掌握内容:

矩形截面梁弹塑性弯曲变形有限元模拟结果分析

了解内容：

有限元分析方法在材料加工工程中的基本应用方法