《有限元方法》實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱.doc

1、有限元方法實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱課程英文名稱：Finite Element Analysis課程編號： 008A3660學(xué)時(shí)： 12+12 （學(xué)時(shí)）學(xué)分： 1.5一、課程教學(xué)對象有限元方法課程在培養(yǎng)機(jī)械類、機(jī)電類、近機(jī)類工程技術(shù)人才的全局中，具有增強(qiáng)學(xué)生現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與分析方法的應(yīng)用基礎(chǔ)，提高學(xué)生對機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)性。本課程教學(xué)對象為五邑大學(xué)機(jī)電工程系機(jī)械工程及其自動化專業(yè)本科學(xué)生。二、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)有限元方法是一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。有限元方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，是一種具有重要經(jīng)濟(jì)意義和巨大潛力的先進(jìn)技術(shù)。該課程為機(jī)械工程及其自動化專業(yè)本科學(xué)生的任選課。本課程一般為機(jī)械類

2、或相關(guān)專業(yè)的高年級學(xué)生的選修課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用有限元新技術(shù)，掌握有限元方法的基本概念和基本理論，掌握有限元分析的基本處理方法，熟悉常用有限元分析軟件在實(shí)際工程中的應(yīng)用。三、對先修課的要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前，應(yīng)先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、工程力學(xué)。四、課程的主要內(nèi)容、基本要求和學(xué)時(shí)分配建議（總學(xué)時(shí)數(shù):24）有限元方法課程共計(jì)24 學(xué)時(shí)，其中課堂理論12 學(xué)時(shí)，課內(nèi)上機(jī)實(shí)訓(xùn)12 學(xué)時(shí)。實(shí)訓(xùn)一、活塞頭的分析模型(1 學(xué)時(shí) )這是一個(gè)利用MSC.PATRAN的基本工具和功能的練習(xí)?；钊脑荚O(shè)計(jì)將被導(dǎo)入，通過分析來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否能承受預(yù)期的載荷。實(shí)訓(xùn)二、懸臂板的分

3、析模型(1 學(xué)時(shí) )本練習(xí)是對一個(gè)在自由端施加集中載荷的懸臂板的變形的數(shù)值模擬。此練習(xí)涉及到的內(nèi)容有：面的創(chuàng)建； 對于四邊形板單元的網(wǎng)格劃分；創(chuàng)建載荷和約束； 確定鋁的材料屬性以及殼單元的屬性；運(yùn)行線性靜態(tài)數(shù)值模擬；查看結(jié)果。實(shí)訓(xùn)三、用線建立框架模型(4 學(xué)時(shí) )本練習(xí)創(chuàng)建的框架結(jié)構(gòu)的梁單元模型，用于支撐發(fā)動機(jī)。首先是建立代表框架和橡膠框架支撐的幾何曲線。然后，用兩節(jié)點(diǎn)梁單元對曲線進(jìn)行網(wǎng)格劃分。模型由三部分組成。第一部分是施加在框架上的， 由發(fā)動機(jī)重量引起的固定載荷； 第二部分是運(yùn)行載荷的最大幅值； 第三部分是框架的自身重力。 模型在橡膠支撐的底部被約束。 框架材料是鋁。 線性靜態(tài)分析查看框架

4、的變形和應(yīng)力分布。實(shí)訓(xùn)四、中性面抽取的實(shí)例(4 學(xué)時(shí))本練習(xí)以一個(gè)連接盒為例，不用實(shí)體單元對Parasolid實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，而是通過在整個(gè)實(shí)體上創(chuàng)建一個(gè)中性面，然后對中性面用2D 四邊形單元劃分網(wǎng)格。本練習(xí)涉及的內(nèi)容從2D 網(wǎng)格劃分，到整個(gè)分析模型的創(chuàng)建以及執(zhí)行分析和觀看結(jié)果。實(shí)訓(xùn)五、PARASOLID體的練習(xí)(2 學(xué)時(shí) )創(chuàng)建一個(gè)拉伸裝置的parasolid體模型， 用 MSC.Patran中的 parasolid工具來完成， 如布爾運(yùn)算。用10 節(jié)點(diǎn)四面體單元劃分網(wǎng)格，施加必要的載荷和約束，創(chuàng)建材料屬性和單元屬性。用MSC.Nastran 對有限元模型進(jìn)行分析，在Patran 中顯示變

5、形圖和應(yīng)力云圖。實(shí)訓(xùn)六、劃分體網(wǎng)格的各種方法(4 學(xué)時(shí))讀入一個(gè)parasolid格式的體，用IsoMesh 方法和TetMesh 方法來劃分網(wǎng)格。要創(chuàng)建用IsoMesh 劃分的體，需要把原來的幾何體分割成許多六面的簡單體（藍(lán)色），要做到這一點(diǎn)常常需要完成以下工作：1）創(chuàng)建分割平面；2）多次分割體；3）將白色體修改成藍(lán)色體；4）鏡像。要創(chuàng)建用 TetMesh 劃分的體， 需要把原來的體分割兩次，這樣做只是為了創(chuàng)建一個(gè)體的面，用來施加壓力載荷。原來的體要劃分網(wǎng)格如下：創(chuàng)建4 種體，分別用hex8，hex20， tet4和 tet10四種拓?fù)鋯卧獎澐志W(wǎng)格。用Nastran分析這四個(gè)模型，最后查看結(jié)

6、果，簡單比較四個(gè)模型的結(jié)果。實(shí)訓(xùn)七、受集中載荷作用的鉸接桁架(2學(xué)時(shí))主要訓(xùn)練內(nèi)容包括：1.創(chuàng)建桁架結(jié)構(gòu)的有限元模型。創(chuàng)建有限元網(wǎng)格。(GRID and CROD)2. 定義材料屬性 . (MAT1)3. 定義單元屬性并應(yīng)用到模型中 (PROD)4. 對模型施加載荷和邊界條件5. 將模型提交 MSC.Nastran 進(jìn)行分析6. 用MSC.Patran 顯示后處理結(jié)果實(shí)訓(xùn)八、 受壓力載荷作用的加筋板(2 學(xué)時(shí) )主要訓(xùn)練內(nèi)容包括：1用 CQUAD4單元創(chuàng)建板的有限元模型。加強(qiáng)筋用梁單元2. 定義材料屬性 (MAT1)3. 定義單元屬性并用梁單元庫定義截面屬性。對模型施加載荷和邊界條件4. 將模型提交 MSC.Nastran 進(jìn)行分析5. 用MSC.Patran 顯示后處理結(jié)果五、教材及參考書1 MSC 公司 . MSC_TRANIN_ PATRAN _pat301 中文培訓(xùn)教程20042