个人整理资料， 仅供交流学习《现代设计方法》课程教学大纲课程名称：现代设计方法英文名称：课程性质：专业选修课程课程代码：学分学时：学分学时开课学期：第学期适用专业：机械工程先修课程：高等数学、线性代数、概率与数理统计、理论力学、材料力学、机械设计、计算机基础等后续课程：无开课单位：机电工程学院大纲执笔人：王阳俊课程负责人：王阳俊大纲审核人：倪俊芳一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：《现代设计方法》是机械工程专业的一门专业选修课程本课程主要针对现代产品设计制造的过程中存在的工程实际问题，着力于培养学生对科学问题与工程问题的思维方法，使学生形成利用现代设计工具获得设计方案与进行科学研究的基本能力教学目标： 现代设计方法是以产品设计为对象，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的一门方 求 指标点 课程目个人整理资料， 仅供交流学习法论本课程主要包括优化设计方法、可靠性设计方法、有限元设计方法与动态设计方法等基本内容，通过相关内容学习，使学生理解机械工程专业各门专业课与高等数学等基础课程在机械产品设计过程中如何通过融合解决实际工程问题，提高学生从事机械工程及自动化领域内实际工作中的系统的解决问题的能力。
本课程的具体教学目标如下：1. 掌握优化设计方法的基本理论、数学模型与优化方法，培养学生在解决复杂工程问题过程中进行获得系统优化方案的基本能力2. 掌握可靠性设计的基本理论、基本指标与设计方法，培养学生在复杂工程问题中进行可靠性分析的基本能力；3. 掌握有限元分析的基本理论，基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具解决机械设计实际问题的基本能力4. 掌握动态设计的基本理论、基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具分析问题与获得工程解决方案的基本能力教学目标与毕业要求的对应关系：（暂时不写！不要删除此项！）毕业要标 对应关系说明个人整理资料， 仅供交流学习掌握优化设计方法的基本理论、数学的理解、建模、分能将掌握的数理知毕业要 识，用于专业问题求：析与求解能运用数理和工程毕业要 知识进行机械专业求： 领域复杂工程问题中的内涵识别与理解分析教学目标教学目标教学目标教学目标教学目标模型与优化方法，培养学生在解决复杂工程问题过程中进行获得系统优化方案的基本能力掌握可靠性设计的基本理论、基本指标与设计方法，培养学生在复杂工程问题中进行可靠性分析的基本能力；掌握有限元分析的基本理论，基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具解决机械设计实际问题的基本能力。
掌握动态设计的基本理论、基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具分析问题与获得工程解决方案的基本能力掌握优化设计方法的基本理论、数学模型与优化方法，培养学生在解决复杂工程问题过程中进行获得系统优化个人整理资料， 仅供交流学习方案的基本能力掌握可靠性设计的基本理论、基本指毕业要求：能恰当使用计算机软件及仿真工具，完成机械工程项目的模拟和仿真教学目标教学目标教学目标教学目标教学目标标与设计方法，培养学生在复杂工程问题中进行可靠性分析的基本能力；掌握有限元分析的基本理论，基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具解决机械设计实际问题的基本能力掌握动态设计的基本理论、基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具分析问题与获得工程解决方案的基本能力掌握优化设计方法的基本理论、数学模型与优化方法，培养学生在解决复杂工程问题过程中进行获得系统优化方案的基本能力掌握可靠性设计的基本理论、基本指标与设计方法，培养学生在复杂工程个人整理资料， 仅供交流学习问题中进行可靠性分析的基本能力；掌握有限元分析的基本理论，基本方教学目标教学目标法与设计工具，培养学生利用现代工具解决机械设计实际问题的基本能力掌握动态设计的基本理论、基本方法与设计工具，培养学生利用现代工具分析问题与获得工程解决方案的基本能力。
二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容重点内容：«；难点内容： ）1、 优化设计概述（学时）（支撑教学目标）1.11.21.3概述最优化数学模型数值迭代方法Ø 目标及要求：1) 掌握优化设计的基本思想«；个人整理资料， 仅供交流学习2) 掌握最优化设计数学模型的基本要素«；3) 掌握数值迭代的基本思想与方法∆；Ø 作业内容：建立基本的最优化数学模型2、 最优化方法的数学基础（学时）（支撑教学目标）2.12.22.32.4多维函数的偏导数与梯度多维函数的泰勒展开式多维函数的极小点存在条件局部极小点与全域极小点Ø 目标及要求：1) 掌握多维函数偏导数与梯度的计算方法∆；2) 掌握多位函数泰勒展开式的计算方法∆；3) 掌握多维函数的极小点存在条件∆；4) 了解局部极小点与全域极小点的区别；Ø 作业内容：计算函数的梯度、海色矩阵与极小点存在条件验证3、 一维搜索方法（学时）（支撑教学目标）3.13.23.3概述进退法黄金分割法个人整理资料， 仅供交流学习3.4 二次插值法Ø 目标及要求：1) 掌握一维搜索方法的基本思想«；2) 掌握进退法的基本思想与基本步骤«；3) 掌握黄金分割法的基本思想与基本步骤«∆；4) 掌握二次插值法的基本思想与基本步骤«∆。
Ø 作业内容：1) 利用黄金分割法进行一维搜索练习；2) 利用二次插值法进行一维搜索练习4、 无约束优化直接方法（学时）（支撑教学目标）4.14.2坐标轮换方法鲍威尔共轭方法Ø 目标及要求：1) 掌握坐标轮换法的基本思想与基本步骤«；2) 掌握鲍威尔共轭方法的基本思想与基本步骤«；Ø 作业内容：两种优化方法基本步骤的区别与练习5、 无约束最优化间接方法（学时）（支撑教学目标）5.15.25.35.4概述梯度法牛顿法变尺度法个人整理资料， 仅供交流学习Ø 目标及要求：1) 掌握梯度法的基本思想与基本步骤«；2) 掌握牛顿法的基本思想与基本步骤«；3) 掌握变尺度法的基本思想与基本步骤«∆Ø 作业内容：分别应用三种方法进行优化练习6、 有约束最优化直接方法（学时）（支撑教学目标）6.16.2随机方向搜索法复合形法Ø 目标及要求：1) 掌握随机方向搜索法的基本思想与基本步骤«；2) 掌握复合形法的基本思想与基本步骤«∆；Ø 作业内容：编制实现两种方法的计算机程序7、 有约束最优化间接方法（学时）（支撑教学目标）7.17.27.3内点惩罚法外点惩罚法混合惩罚法Ø 目标及要求：1) 掌握内点惩罚法的基本思想与基本步骤∆；2) 掌握外惩罚法的基本思想与基本步骤∆；3) 掌握混合惩罚法的基本思想与基本步骤；个人整理资料， 仅供交流学习Ø 作业内容：编程实现三种方法的计算机程序。
8、 最优化设计方法的若干问题（学时）（支撑教学目标）8.18.2优化问题的建模优化计算结果的分析与处理Ø 目标及要求：1) 掌握目标函数、设计变量与约束函数的选取原则 « ；2) 掌握优化设计计算结果处理的原则与技巧«Ø 作业内容：针对具体问题进行优化问题的建模与分析9、 可靠性概述（学时）（支撑教学目标）9.19.2概述可靠性指标Ø 目标及要求：1) 掌握可靠性概念«；2) 掌握常用的可靠性指标«；Ø 作业内容：计算常用的可靠性指标10、 可靠性设计常用分布函数（学时）（支撑教学目标）10.110.2二项分布泊松分布10.310.410.510.6个人整理资料， 仅供交流学习正态分布威布尔分布对数正态分布指数分布Ø 目标及要求：1) 掌握不同分布函数下可靠度指标的计算方法«∆；。