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1、 有限元理论及应用课程教学大纲 课程代码：010141035课程英文名称：Finite element theory and application课程总学时：24 讲课：24适用专业：机械设计制造及其自动化专业大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明(一) 课程的地位及教学目标有限元法是机械设计制造及自动化专业本科（四年学制）的一门重要的专业基础课。有限单元法是在当今技术科学发展和工程分析中获得最广泛应用的数值方法。由于它的通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。伴随着计算机科学和技术的快速发展，现已成为计算机辅助工程和数值仿真的重要组成部分。本课程为学生讲述有限元法基本原理、基
2、本方法及有限元法在各领域的应用。通过本课的学习，使学生掌握有限元基本理论和方法，同时通过一些工程实例的研究，培养学生分析和解决工程问题的能力。(二) 知识、能力及技能方面的基本要求通过本课程的学习，学生要对本课的基本内容有系统的理解，掌握其基本概念、理论和方法，运用这些理论分析，解决工程实际问题，并达到如下要求：1. 掌握有限元法的基本概念、理论及发展趋势。2. 具备建立简单机械工程问题有限元模型的能力。3. 能够应用有限元软件对简单机械结构和零部件进行分析和评价。(三) 实施说明1. 本课程主要内容:弹性力学基础知识、平面三角形及轴对称单元，对其它单元要有一般性了解。在教学过程中注意理论与工
3、程实际的相结合，在讲清基本理论的基础上突出工程实际问题应用。2. 教学方法和教学手段:积极开展多媒体教学和实际工程案例教学，充分利用幻灯、投影仪、音像、CAI等现代化教学手段，将该领域的一些科研成果作为案例，在课堂上为学生演示。以提高课堂效率和教学效果，激发学生的学习兴趣。3. 对学生的要求:基于学业规范的要求（道德行为规范、作业规范、实验规范等）,学生应遵守沈阳理工大学学生手册（本科生）中的有关条例，上课时认真听讲，独立完成作业，努力做到不迟到、不早退。(四) 对先修课的要求在学习本课程之前，必须先修完高等数学、线性代数、工程力学、机械原理和机械设计等课程，并达到这些课程的基本要求。(五)
4、对习题课、实践环节的要求1. 对习题的要求:根据课程的基本概念，思想和方法应用选择习题。习题作业要能起到巩固理论、掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题的能力。学生必须独立、按时完成课外作业，2. 对实践的要求:本课程实践性很强，所以必须设置教学实验和工程实训环节使学生接受工程技术训练，才能确保本课程的教学质量，达到本课程教学要求。要求每个学生独立完成课程实训上机实验内容，并保证机时。(六) 课程考核方式1. 考核方式：考试2. 考核目标：在考核学生对有限元基础知识和基本理论的基础上，重点考核学生的分析和解决问题的能力。3. 成绩构成：课程总成绩由期末考试成绩确定。(七) 主要参考书目有限
5、单元法，王勖编，清华大学出版社，1990 有限单元法原理与应用，朱伯芳编，水利电力出版社，2001弹性和塑性力学中的有限单元法，丁皓江编，机械工业出版社，1989弹性力学简明教程（第3版），徐芝纶编，高等教育出版社，2002。 二、中文摘要有限元法作为一种数值计算方法已经在工程技术的许多领域内得到了广泛的应用，它可以较方便地解决工程中许多过去感到棘手甚至无法解决的问题，已成为求解固体力学问题、热传导问题、流体流动问题和电磁场、声场等问题的一种有效的计算方法。根据需要，本课程主要介绍弹性有限元法的基本理论。三、课程学时分配表序号章节名称学时讲课实验上机1绪论22002弹性力学基础知识66002.
6、1基本概念，平面问题及平衡微分方程22.2几何方程，协调方程及物理方程22.3边界条件，圣维南原理及虚位移原理23平面问题的有限元法1212003.1三角形常应变单元23.2三角形常应变单元及形函数性质23.3形函数性质及刚度矩阵23.4刚度矩阵，等效节点载荷与载荷列阵23.5收敛准则，有限元分析的实施步骤23.6计算实例24轴对称问题44004.1基本方程24.2轴对称问题有限元方法2合计2424四、教学内容及基本要求第1部分 绪论总学时(单位：学时):1 讲课:1 实验:0 上机:0具体内容：1) 介绍有限单元法在机械设计、产品开发及科学研究中的作用和地位；2) 有限单元法的任务；3) 有
7、限单元法的发展过程、基本内容和它在教学计划中的地位；学习方法等等。重 点：掌握CAE 发展历史和现状。第2部分 弹性力学基础知识总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0具体内容：1) 基本概念；2) 基本方程3) 边界条件；4) 弹性力学平面问题；5) 圣维南原理及虚位移原理。重 点：领会体力、面力、应力、应变和位移的基本概念，并熟悉记号等规定，掌握弹性力学的基本假定、平面问题基本方程和应力边界条件。难 点：应力边界条件。习 题: 平面问题基本方程和应力边界条件。 第3部分 平面问题的有限元法总学时(单位：学时):12 讲课:12 实验:0 上机:0具体内容： 1) 三角形常应变单元；2) 形函数的性质、刚度矩阵；3) 等效结点力和载荷列阵；4) 收敛准则、有限元分析的实施步骤、计算实例重 点：平面三角形单元的基本理论。难 点：单刚计算、总刚组集方法、单元载荷的移置、结点位移、单元应力的计算习 题: 单元的位移函数计算、单刚计算、总刚组集方法、单元载荷的移置、结点位移、单元应力的计算。第4部分 轴对称问题总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0具体内容：1) 基本方程；2) 单元分析、等效节点载荷计算及举例。重 点：单元分析。难 点:等效节点载荷计算习 题: 计算等效节点载荷编写人： 周 丽 审核人： 安晓卫 批准人： 丁 茹
