《計算機輔助機械工程基礎》課程教學大綱

《計算機輔助機械工程基礎》教學大綱一、課程基本信息課程名稱計算機輔助機械工程基礎ComputerAidedMechanicalEngineeringFoundation課程編碼MEE123311030開課院部機電工程學院課程團隊（未設置）學分3.0課內學時48講授48實驗0上機0實踐0課外學時M適用專業(yè)本研一體化班（機械動力類）授課語言中文先修課程有限元法、彈性力學、機械工程基礎Ⅱ、數(shù)學分析（2-1）課程簡介（必修）本課程為本研一體化（機械動力類）本科生的必須課程。該課程以有限元分析方法、材料力學、理論力學、機械設計為基礎，以有限元分析軟件Ansys為重點。教學內容主要包括常用計算機輔助設計的軟件介紹；有限元分析方法；有限元模型的建立與簡化；材料屬性的定義與設置；載荷與約束的添加；有限元單元的選擇及應用；實常數(shù)的定義與設置；有限元網格的劃分方法；前處理器、后處理器及時間歷程處理器的聯(lián)系與區(qū)別；桿單元、梁單元、實體單元的特性及設置；ANSYS軟件的使用步驟；workbench的使用方法與步驟等。通過本課程的學習，除了使學生獲得有關有限元分析方面的基礎知識之外，還可使學生了解如何借助于ANSYS軟件進行力學分析，最終使學生掌握利用有限元軟件進行機械力學分析的方法，提高設計過程中復雜結構強度校核的準確性。ThiscourseisselectivecourseforthestudentsofMachineDesign&Manufacturing.Thecontentsofthiscoursebasesonfiniteelementanalysismethod,materialmechanics,theoreticalmechanics,andmechanicaldesign,takesthefiniteelementanalysissoftwareAnsysasthefocus.Theteachingcontentsmainlyinclude:thecommonlyusedcomputeraideddesignsoftware,finiteelementmethod,theestablishmentofafiniteelementmodel,definitionandsettingofmaterialproperties,howtodefineloadsandconstraintsonfiniteelementmodel,definitionandsetofrealconstants,methodoffiniteelementmeshdivision,theconnectionanddifferencebetweenpre-processor,post-processorandthetimehistoryprocessor,thecharacteristicandsetoflinkelement,beamelementandsolidelement,theoperationstepsofANSYSsoftware,theuseofworkbench.Afterlearningthiscourse,studentscanmasterthebasicknowledgeaboutthefiniteelementanalysis;theyalsocanobtaintheskillofstaticanalysisusingANSYSsoftware.Finally,studentscancarryoutthemechanicalanalysisindependently,andthisisusefulforimprovingtheaccuracyofthecomplexstructuralstrengthchecking.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：了解常用計算機輔助機械工程軟件的功能及特點，掌握機械靜態(tài)分析的有限元分析原理。 是2M2目標2：掌握有限元建模方法與分析步驟，能根據分析類型選擇合適的單元類型并能正確求解。 是3M3目標3：能在機械設計過程中靈活運用有限元軟件對設計的零部件進行強度校核分析，提高復雜零件強度校核的效率與準確性。 是三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章常用計算機輔助軟件章重點與難點：計算機輔助軟件的分類，計算機輔助軟件的作用。 /21.11.1CAD、CAM、CAE介紹計算機輔助機械設計、計算機輔助機械制造及計算機輔助工程的含義。M11講授31.21.2二維CAD軟件AutoCAD、CAXA功能特點及軟件介紹。M11講授41.31.3三維CAD軟件SolidWorks、UG、Pro/E功能特點及軟件介紹。M11講授51.51.5計算機輔助機械工程的作用CAD軟件的作用；CAM軟件的作用；CAE軟件的作用。M11講授61.41.4CAE軟件介紹ANSYS軟件、Abaqus軟件的功能特點及軟件介紹。M11講授7第二章第二章ANSYS軟件分析流程本章重點與難點：軟件的分析流程與步驟，各處理器或求解器的作用。 /82.12.1前處理模塊前處理模塊的組成及功能；前處理模塊各組成部分的作用；前處理模塊的設定步驟。M11講授92.22.2求解器求解器模塊的組成及功能；求解器模塊各組成部分的作用；求解器模塊的設定步驟。M11講授102.32.3一般后處理器后處理器模塊的組成及功能；后處理模塊各組成部分的作用；后處理模塊的設定步驟。M11講授112.42.4時間歷程處理器時間歷程處理器模塊的組成及功能；時間歷程處理器各組成部分的作用；時間歷程處理器的設定步驟。M11講授122.52.5軟件操作界面工具欄作用；菜單欄作用；工作窗口與輸出窗口的作用；視圖及工具欄的調整。M11講授13第三章第三章桿單元的有限元分析本章重點與難點：桿單元的選擇及其選項設置，桿單元的建模、網格劃分步驟與設置，分析結果的查看。M1143.13.1桿單元的特點Link1單元的特點；Link180單元的特點；桿單元的應用場合與范圍。M21講授153.23.2桿單元參數(shù)的設定桿單元的選項設置；彈性模量、泊松比的設定；實常數(shù)的設定。M21講授163.33.3桿單元模型的建立先由關鍵點生成線，再劃分網格與單元的方法；直接生成節(jié)點，由節(jié)點生成單元的方法。M22講授173.43.4桿單元網格劃分的方法單元大小的定義與設置；平分單元的定義與設置；網格大小對結果的影響。M21講授183.53.5桿單元求解器的設置載荷大小與方向的設置；約束類型的選擇及約束的定義；載荷或約束的顯示與隱藏。M21講授193.63.6桿單元后處理器的使用變形量、應力、應變、軸向力等結果的顯示與查看；查詢結果的方法；結果的保存與調用。M22講授1作業(yè)20第四章第四章梁單元的有限元分析本章重點與難點：梁單元的選擇及其選項設置，梁單元的建模、網格劃分步驟與設置，分析結果的查看。/214.14.1梁單元的特點Beam3單元的特點；Beam188與Beam189單元的特點；梁單元的應用場合與范圍。M21講授224.24.2梁單元參數(shù)的設定梁單元的選項設置；彈性模量、泊松比的設定；實常數(shù)及梁截面形狀的設定。M21講授234.34.3梁單元模型的建立二維梁單元模型的建立，三維梁單元模型的建立。M22講授1作業(yè)244.44.4梁單元網格劃分的方法單元大小的定義與設置；平分單元的定義與設置；網格大小對結果的影響。M22講授254.54.5梁單元求解器的設置集中載荷大小與方向的設置，均布載荷大小與方向的設置；約束類型的選擇及約束的定義；載荷或約束的顯示與隱藏。M21講授264.64.6梁單元后處理器的使用變形量、應力、應變、剪切力、彎曲應力、彎矩等結果的顯示與查看；幫助文件的使用方法；查詢結果的方法；結果的保存與調用。M21講授27第五章第五章實體單元的有限元分析本章重點與難點：實體單元的選擇及其選項設置，實體單元的建模、網格劃分步驟與設置，分析結果的查看。/285.15.1平面單元的特點Plane42、Plane182、Plane183平面單元的特點；Solid45、Solid185、Solid186實體單元的特點；實體單元的應用場合與范圍。M21講授295.25.2實體單元參數(shù)的設定平面單元及實體單元的選項設置；彈性模量、泊松比的設定；平面單元與實體單元實常數(shù)的設定。M21講授305.35.3實體單元模型的建立平面單元與實體單元模型的建立，復雜平面模型與三維模型的導入，導入文件的格式要求。M22講授1作業(yè)315.45.4實體單元網格劃分的方法平面單元與實體單元大小的定義與設置；平分單元的定義與設置；手動劃分與自動劃分網格的方法。M21講授325.55.5實體單元求解器的設置集中載荷大小與方向的設置，均布載荷大小與方向的設置；約束類型的選擇及約束的定義；載荷或約束的顯示與隱藏。M22講授335.65.6實體單元后處理器的使用變形量、應力、應變等結果的顯示與查看；幫助文件的使用方法；查詢結果的方法；結果的保存與調用。M21講授34第六章第六章非線性分析本章重點與難點：接觸對單元的選擇及其選項設置，約束對單元的建模、網格劃分與設置，非線性分析求解器的設置，分析結果的查看。/356.16.1接觸對單元Target169與contact171單元的特點及使用要求。M31講授366.26.2接觸對單元參數(shù)的設定Target169與contact171單元的選項設置；彈性模量、泊松比的設定；接觸剛度、接觸半徑的設定。M31講授376.36.3接觸對單元的建立節(jié)點的選取方法與技巧；Target169與contact171單元的創(chuàng)建方法。M31講授386.46.4非線性分析求解器的設置載荷步、載荷子步的設定；求解時間或步長的設定；選項卡的設定。M31講授396.56.5非線性分析后處理器的使用接觸對結果的查看；時間歷程處理器的使用；變量的定義及變量的數(shù)學變換；圖形的繪制。M32講授1作業(yè)40第七章第七章workbench的使用本章重點與難點：workbench的使用技巧操作步驟，workbench各選項的設定及結果的查看。M3417.17.1workbench簡介Workbench的功能與特點。M31講授427.27.2workbench的建模方法Workbench的建模方法；workbench的操作界面。M31講授437.47.4workbench結果的保存與查看結果圖的保存，分析報告的生成。M31講授作業(yè)44第八章第八章瞬態(tài)分析本章重點與難點：瞬態(tài)分析的求解器的設置，時間歷程處理器的使用及分析結果的查看。/458.18.1瞬態(tài)分析的定義靜態(tài)分析與瞬態(tài)分析的區(qū)別，瞬態(tài)分析的應用。M31講授468.28.2瞬態(tài)分析的分析步驟模型建立、單元選擇、網格劃分、約束定義與求解。M31講授478.38.3瞬態(tài)分析求解器的設置載荷步、載荷子步的設定；求解時間或步長的設定；選項卡的設定。M31講授488.48.4瞬態(tài)分析后處理器的使用時間歷程處理器的使用；變量的定義及變量的數(shù)學變換；圖形的繪制。M31講授1作業(yè)497.37.3workbench的分析步驟模型建立、單元選擇、網格劃分、約束定義與求解。M31講授四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2-3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對電力拖動自動控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題30%2考勤隨機點名、刷卡點名等10%3課堂表現(xiàn)隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況10%4期末大作業(yè)1.期末大作業(yè)形式進行考查，題目為綜合類型題目，題目數(shù)量5-7道，成績采用百分制，大作業(yè)績總分100分。2.主要考核學生對有限元分析軟件的使用掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型為分析題。 50%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，單元選擇正確，模型建立正確，對單元、操作步驟等基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立正確或有少量錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立有錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在一定錯誤。D-未按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在大量錯誤。2M1考勤10%M-缺勤2次以內。N-缺勤3次及以上。3M1課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認真，回答問題不積極，回答問題有錯誤。4M1期末大作業(yè)50%見大作業(yè)評分標準。5M2平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，單元選擇正確，模型建立正確，對單元、操作步驟等基本知識點理解無誤。B-按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立正確或有少量錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在少量錯誤。C-按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立有錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在一定錯誤。D-未按時提交作業(yè)，單元選擇、模型建立錯誤，對單元、操作步驟基本知識點理解存在大量錯誤。6M2考勤10%M-缺勤2次以內。N-缺勤3次及以上。7M2課堂表現(xiàn)10%M-課堂表現(xiàn)積極，聽課認真，能跟上教師的上課節(jié)奏，能積極回答問題，且回答問題正確；N-課堂不積極，聽課不認真，回答問題不積極，回答