《汽車計(jì)算機(jī)輔助工程》課程教學(xué)大綱

《汽車計(jì)算機(jī)輔助工程》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱汽車計(jì)算機(jī)輔助工程AutomotiveComputerAidedEngineering課程編碼MEE221821020開課院部機(jī)電工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)汽車設(shè)計(jì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)(30)實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)車輛工程授課語言雙語先修課程大學(xué)英語（4-1）、程序設(shè)計(jì)（C）、大學(xué)英語（4-2）、大學(xué)英語（4-3）、大學(xué)英語（4-4）、機(jī)械原理、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡介（限選）《汽車計(jì)算機(jī)輔助工程》是車輛工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，是從專業(yè)基礎(chǔ)課的理論教學(xué)向?qū)I(yè)課的具體應(yīng)用與實(shí)踐教學(xué)過渡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它涉及的計(jì)算機(jī)知識與軟件應(yīng)用技術(shù)是汽車開發(fā)過程中極為重要的應(yīng)用技能。本課程結(jié)合汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與開發(fā)模式，著重介紹計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在汽車開發(fā)過程中的應(yīng)用及其發(fā)展的一些新技術(shù)，為今后處理工程實(shí)際問題，完成科學(xué)研究工作奠定基礎(chǔ)。本課程的主要內(nèi)容：一是計(jì)算機(jī)輔助線性靜力學(xué)分析，理解有限元理論基礎(chǔ)，掌握ANSYS靜力學(xué)分析的實(shí)現(xiàn)過程；二是計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析，理解模態(tài)分析理論，掌握ANSYS模態(tài)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的方法；三是計(jì)算機(jī)輔助多體動(dòng)力學(xué)分析，理解動(dòng)力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)，掌握虛擬樣機(jī)仿真分析的實(shí)現(xiàn)步驟；四是計(jì)算機(jī)輔助整車動(dòng)力學(xué)分析，掌握整車性能的模擬仿真技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)輔助工程的一些基本概念、理論、方法與技巧，能建立正確的計(jì)算分析模型，掌握利用CAE軟件來分析和解決汽車設(shè)計(jì)過程中零、部件和整車的靜力學(xué)及動(dòng)力特性的分析方法，初步具備利用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行車輛開發(fā)及解決實(shí)際工程問題的能力，建立正確的工程價(jià)值觀。Thecourseofautomobilecomputeraidedengineeringisacompulsoryprofessionalbasiccourseforvehicleengineeringstudents,anditisakeylinkintransitionfromnaturalbasiccoursewithstrongtheoreticalpropertytoprofessionalcoursewithstrongpracticalness.Thecomputeracyandsoftwareapplicationtechnologyinvolvedinitarenecessaryforautodevelopment.Combiningwiththestructurecharacteristicsandthedevelopmentmodeofautomobileproduct,thecoursefocusesontheapplicationinvehicledevelopmentofcomputeraideddesignandsomerelatednewtechnologies,whichcanlayafoundationfortrainingstudents'abilitytodealwithgeneralengineeringproblemsandtocompletescientificresearch.Themaincontentsofthiscourse:oneisthecomputer-aidedlinearstaticanalysis,understandthetheoreticalbasisofthefiniteelement,mastertherealizationprocessofANSYSstaticanalysis;thesecondisthecomputer-aidedstructuraldynamicanalysis,understandthemodalanalysistheory,masterthemethodsofANSYSmodalanalysisandtransientdynamicanalysis;thethirdisthecomputer-aidedmulti-bodydynamicsanalysis,understandthetheoreticalbasisofdynamicanalysis,mastertheimplementationstepsofvirtualprototypesimulation;thefourthisthecomputer-aidedvehicledynamicsanalysis,masterthetechnologyofvehiclesimulation.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandsomebasicconcepts,theories,methodsandtechniquesofcomputeraidedengineering,beabletoestablishtherightmodel,mastertheanalyticalmethodsofusingCAEsoftwaretoanalyzeandsolvestaticsanddynamiccharacteristicsofpartsandfullvehicleduringdesignprocess,andhavepreliminaryabilitytousevirtualprototypetechnologytodevelopvehiclesandsolveengineeringproblems.Atthesametime,establishgoodengineeringvalues.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解汽車系統(tǒng)虛擬樣機(jī)的一些基本概念、理論、標(biāo)準(zhǔn)與方法，掌握汽車系統(tǒng)中常用機(jī)構(gòu)和通用零件的模型簡化、模型建立與分析方法。是1.21.22M2目標(biāo)2：具有應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)知識對汽車機(jī)構(gòu)和零件進(jìn)行分析計(jì)算的能力、一定的建模能力和使用技術(shù)資料的能力。是2.22.23M3目標(biāo)3：能綜合運(yùn)用所學(xué)知識和CAE軟件，掌握分析簡單機(jī)械和零部件的能力，具有分析、解決一般工程問題的初步能力。是2.42.44M4目標(biāo)4：能通過案例分析強(qiáng)化工程素養(yǎng)，建立正確的工程價(jià)值觀，激發(fā)愛國主義情感、樹立創(chuàng)新意識，并養(yǎng)成善于觀察、獨(dú)立思考的習(xí)慣。是5.2,12.25.2,12.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)10第0章緒論本章重點(diǎn)：計(jì)算機(jī)輔助工程的基本概念與通用算法。本章難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)輔助工程的發(fā)展趨勢。/////20.10.1基本概念了解CAE的定義、內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)；了解CAE技術(shù)的發(fā)展歷程及未來發(fā)展趨勢；掌握CAE技術(shù)的通用算法。M10.5講授//30.20.2分類與應(yīng)用了解目前CAE軟件的種類、功能；了解CAE技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用及我國的應(yīng)用現(xiàn)狀，培養(yǎng)憂患意識；結(jié)合工程實(shí)例，體驗(yàn)基于計(jì)算機(jī)輔助工程的現(xiàn)代產(chǎn)品仿真分析方法。M40.5研討、演示1.5了解前沿技術(shù)40.30.3課程性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)概述本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和學(xué)習(xí)任務(wù)，掌握本課程的基本要求和學(xué)習(xí)方法；領(lǐng)悟CAE的基本原理在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。M1,M40.5講授//51第一章計(jì)算機(jī)輔助線性靜力學(xué)分析本章重點(diǎn)：CAE軟件零件實(shí)體建模方法與工程靜力學(xué)分析。本章難點(diǎn)：ANSYS前處理、分析步驟及后處理具體操作。/////61.11.1結(jié)構(gòu)有限元理論與ANSYS軟件實(shí)現(xiàn)了解ANSYS軟件的基本功能與分析類型，理解軟件運(yùn)行的有限單元法理論基礎(chǔ)，掌握FEM、FEA等基本概念，對有限單元法的軟件實(shí)現(xiàn)有深入認(rèn)知；深刻認(rèn)識材料力學(xué)強(qiáng)度理論在工程中的應(yīng)用價(jià)值，通過簡支梁、工字懸臂梁等案例的ANSYS靜力學(xué)分析，深入認(rèn)知工程力學(xué)理論在實(shí)際運(yùn)用中的軟件實(shí)現(xiàn)。M1,M34講授、案例操作4復(fù)習(xí)力學(xué)知識71.21.2ANSYS軟件靜力學(xué)分析掌握ANSYS軟件建立零件實(shí)體模型的常用方法，了解CAD三維模型向CAE分析模型的轉(zhuǎn)化方法，并能進(jìn)行模型失真處理。熟練掌握ANSYS單元類型選取依據(jù)、網(wǎng)格劃分方法、邊界條件設(shè)置、分析步驟以及后處理操作，以支架、桁架、車架等案例為分析對象，分析支撐類零件在臺架上設(shè)備載荷作用下的應(yīng)力，形成分析報(bào)告。M34講授4研究分析報(bào)告81.31.3ANSYS靜力學(xué)分析的拓展應(yīng)用結(jié)合機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)中齒輪傳動(dòng)相關(guān)強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容，運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行齒輪整體強(qiáng)度分析，以及齒輪軸的靜力學(xué)分析；結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)大賽及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的有關(guān)主題產(chǎn)品，進(jìn)行相應(yīng)的橋梁、船體、車體等結(jié)構(gòu)的ANSYS靜力學(xué)分析，拓展軟件結(jié)合工程的實(shí)踐應(yīng)用能力。M24講授、案例操作4解決實(shí)際工程中靜力學(xué)問題92第二章計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析本章重點(diǎn)：模態(tài)分析理論與ANSYS結(jié)構(gòu)自由模態(tài)分析。本章難點(diǎn)：實(shí)際工程中ANSYS結(jié)構(gòu)約束模態(tài)分析與瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。/////102.12.1結(jié)構(gòu)振動(dòng)理論與軟件模態(tài)分析了解模態(tài)分析理論與結(jié)構(gòu)振動(dòng)等相關(guān)理論，掌握ANSYS軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)自由模態(tài)和約束模態(tài)的分析過程，能結(jié)合軸承座等案例進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，并抽取模態(tài)振型和固有頻率分析進(jìn)而得到有效結(jié)論。能結(jié)合減速器、變速箱等工程產(chǎn)品，進(jìn)行齒輪、箱體等的振動(dòng)分析。M1,M34講授、案例操作2理論知識自學(xué)112.22.2瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析方法了解ANSYS瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的分析方法，能結(jié)合車架等實(shí)際產(chǎn)品案例分析路譜載荷下的車架動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，獲取車架的動(dòng)態(tài)響應(yīng)譜。M22演示、研討4研究分析報(bào)告123第三章計(jì)算機(jī)輔助多體動(dòng)力學(xué)分析本章重點(diǎn)：ADAMS軟件中多體動(dòng)力學(xué)問題的建模、仿真及分析方法。本章難點(diǎn)：多體系統(tǒng)中自由度、約束與驅(qū)動(dòng)問題分析。/////133.13.1動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)與ADAMS軟件實(shí)現(xiàn)了解ADAMS軟件的基本功能與分析類型，理解軟件運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)，對多體動(dòng)力學(xué)的軟件實(shí)現(xiàn)有深入認(rèn)知。M10.5講授//143.23.2ADAMS軟件多體動(dòng)力學(xué)分析掌握ADAMS軟件建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型的常用方法，熟練掌握ADAMS添加約束和驅(qū)動(dòng)等操作，以機(jī)械臂和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等機(jī)械原理基本機(jī)構(gòu)為分析對象，分析多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，形成分析報(bào)告。M32講授、演示2.5研究分析報(bào)告153.33.3ADAMS多體動(dòng)力學(xué)分析的拓展應(yīng)用結(jié)合機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)中蝸桿傳動(dòng)以及定軸輪系的相關(guān)內(nèi)容，運(yùn)用ADAMS軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，拓展軟件結(jié)合工程的實(shí)踐應(yīng)用能力。M34案例操作4解決實(shí)際工程中動(dòng)力學(xué)問題164第4章計(jì)算機(jī)輔助整車動(dòng)力學(xué)及車輛性能分析本章重點(diǎn)：ADAMS整車性能仿真的方法和步驟。本章難點(diǎn)：ANSYS和ADAMS車輛虛擬樣機(jī)聯(lián)合開發(fā)的方法。/////174.14.1ADAMS整車性能仿真了解汽車動(dòng)力學(xué)理論及評價(jià)方法，掌握利用ADAMS軟件進(jìn)行車輛動(dòng)力學(xué)分析的方法和步驟，在ADAMS/Car模塊下進(jìn)行整車動(dòng)力學(xué)仿真以及車輛操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性能、通過性能等仿真，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。M24講授、演示//184.24.2車輛虛擬樣機(jī)聯(lián)合開發(fā)了解利用ANSYS軟件和ADAMS軟件進(jìn)行車輛虛擬樣機(jī)聯(lián)合開發(fā)的方法，拓展虛擬樣機(jī)建模、接口與二次開發(fā)技術(shù)。M12案例研討6研究分析報(bào)告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1課堂考勤問題研討隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等，隨機(jī)檢查學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，上課精神狀態(tài)，課堂主題研討與回答問題情況。10%2平時(shí)自主研究作業(yè)1．每章布置1-2項(xiàng)案例分析題目，以提高學(xué)生軟件應(yīng)用操作能力，鞏固課程學(xué)習(xí)成果。2．根據(jù)作業(yè)是否按時(shí)提交、是否獨(dú)立完成、建模的合理性、結(jié)論的準(zhǔn)確性等方面進(jìn)行綜合評分。3．考核學(xué)生掌握軟件應(yīng)用的熟練度、操作流程的邏輯性，推動(dòng)學(xué)生認(rèn)真思考，將CAE理論與軟件應(yīng)用結(jié)合起來模擬解決工程案例。20%3案例研究論文報(bào)告1．研究汽車相關(guān)的CAE應(yīng)用工程案例，檢索相關(guān)論文文獻(xiàn)，從解決某個(gè)具體問題出發(fā)，自主構(gòu)建問題模型并進(jìn)行仿真分析，得到有效結(jié)論，按照學(xué)術(shù)論文格式形成案例研究的論文報(bào)告。2．根據(jù)理論分析與軟件模擬的相似度、軟件仿真的準(zhǔn)確性、結(jié)論的合理性、論文報(bào)告的完整性、論文格式的規(guī)范性與知識應(yīng)用綜合情況等進(jìn)行評分。3．將機(jī)械原理與ADAMS、機(jī)械設(shè)計(jì)與ANSYS、汽車?yán)碚撆cADAMS-Car、Fluent等課程銜接起來，考查學(xué)生將課程設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算采用CAE軟件進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)的能力。引導(dǎo)學(xué)生凝練軟件模塊的知識要點(diǎn)，采用思維導(dǎo)圖或形狀框圖串成模塊化知識體系或操作技能流程，考查學(xué)生將課程所學(xué)技能應(yīng)用來模擬解決工程問題的能力。30%4操作技能期末考核1．完成一套完整的案例建模分析操作流程，包括問題描述、理論分析、模型建立、邊界條件設(shè)定、仿真求解、結(jié)果后處理與形成分析結(jié)論等節(jié)點(diǎn)。2．根據(jù)研究對象問題描述的準(zhǔn)確性、模型的逼真度、操作的有效性與熟練程度、分析結(jié)論的合理性與新穎性等方面進(jìn)行綜合評分。3．考查學(xué)生CAE軟件的應(yīng)用與操作技能，將理論知識與實(shí)際軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)合起來，強(qiáng)化應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。40%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時(shí)自主研究作業(yè)40%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，建模與分析過程完整，研究思路獨(dú)立且比較新穎，過程邏輯清楚，分析結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)有效。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，建模與分析步驟比較完整，研究思路邏輯清楚，結(jié)論有效。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，建模與分析步驟比較完整；研究思路比較清晰，得到分析結(jié)果。D-作業(yè)抄襲，不能按時(shí)完成；建模不規(guī)范，分析錯(cuò)誤，被動(dòng)應(yīng)付；解題思路不清晰，得不到結(jié)果。2M1案例研究論文報(bào)告60%A-論文撰寫水平高、格式規(guī)范，研究思路有新意，理論分析與軟件模擬相似度高、模型仿真分析全面，結(jié)論有一定深度，并有自己獨(dú)到的見解。B-論文報(bào)告完整，研究思路清晰，撰寫水平較高，格式較規(guī)范。理論知識模塊邏輯清楚，模型有一定逼真度，分析結(jié)論合理。C-論文報(bào)告完整，論文研究思路清楚，撰寫水平一般。理論知識模塊有一定邏輯，仿真模型過于簡化，分析結(jié)論一般。D-論文報(bào)告不完整，拼湊應(yīng)付。論文研究思路不清晰，格式不規(guī)范。理論知識模塊缺乏邏輯，仿真模型不正確。3M2案例研究論文報(bào)告100%A-論文撰寫水平高、格式規(guī)范，研究思路有新意，理論分析與軟件模擬相似度高、模型仿真分析全面，結(jié)論有一定深度，并有自己獨(dú)到的見解。B-論文報(bào)告完整，研究思路清晰，撰寫水平較高，格式較規(guī)范。理論知識模塊邏輯清楚，模型有一定逼真度，分析結(jié)論合理。C-論文報(bào)告完整，論文研究思路清楚，撰寫水平一般。理論知識模塊有一定邏輯，仿真模型過于簡化，分析結(jié)論一般。D-論文報(bào)告不完整，拼湊應(yīng)付。論文研究思路不清晰，格式不規(guī)范。理論知識模塊缺乏邏輯，仿真模型不正確。4M3平時(shí)自主研究作業(yè)40%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，建模與分析過程完整，研究思路獨(dú)立且比較新穎，過程邏輯清楚，分析結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)有效。B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，建模與分析步驟比較完整，研究思路邏輯清楚，結(jié)論有效。C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，建模與分析步驟比較完整；研究思路比較清晰，得到分析結(jié)果。D-作業(yè)抄襲，不能按時(shí)完成；建模不規(guī)范，分析錯(cuò)誤，被動(dòng)應(yīng)付；解題思路不清晰，得不到結(jié)果。5M3操作技能期末考核60%A-問題描述準(zhǔn)確、模型逼真度高、操作有效且熟練、形成的結(jié)論合理有效，具有一定新穎性。B-問題描述準(zhǔn)確、分析模型有一定逼真度、操作熟練、能夠形成分析結(jié)論，結(jié)果分析合理。C-問題描述正確，能夠建立起分析模型，軟件操作比較熟練，能形成分析結(jié)論。D-問題描述模糊，不能建立分析模型，操作不熟練，得不到分析結(jié)論。6M4操作技能期末考核100%A-問題描述準(zhǔn)確、模型逼真度高、操作有效且熟練、形成的結(jié)論合理有效，具有一定新穎性。B