有限元分析基礎(chǔ)實驗課程教學大綱

有限元分析基礎(chǔ)實驗課程教學大綱課程編號：09151740課程名稱：有限元分析基礎(chǔ)課程屬性：選修實驗屬性：非獨立設(shè)課開課學期：7學時：16適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學分：1開課部門：理工學院考核要求：考查課程簡介：ANSYS是一種廣泛的商業(yè)套裝工程有限元分析軟件。該軟件在工程上應用相當廣泛，在機械、電機、土木、電子及航空等領(lǐng)域的使用，都能達到某種程度的可信度，頗獲各界好評。使用該軟件，能夠降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計時間。ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元軟件，可廣泛的用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、生物醫(yī)學、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學研究。本課程是為機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)選修課，主要通過上機實驗，使學生熟悉并掌握ANSYS軟件，能夠利用軟件解決實際工作中遇到的有限元分析問題，為進一步學習或?qū)嶋H應用及參加科研工作開辟道路。具體的教學目的如下：1、了解ANSYS軟件的主要特點；2、掌握ANSYS軟件有關(guān)機械結(jié)構(gòu)靜力分析、動力學分析、優(yōu)化設(shè)計及接觸問題分析的功能和性能的使用方法；3、能夠用ANSYS軟件軟件解決實際工作中所遇到的大型科學和工程計算難題。一、實驗項目設(shè)置及學時分配項目編號實驗項目名稱實驗類型開出要求學時分配080101001ANSYS軟件的基本使用演示性必做2080101002有限元模型的建立和后置處理演示性必做4080101003優(yōu)化設(shè)計設(shè)計性選做4080101004接觸問題的有限元分析設(shè)計性選做4080101005熱變形問題的有限元分析設(shè)計性選做2學時總計16二、實驗內(nèi)容及教學要求實驗項目1：ANSYS軟件的基本使用1、教學內(nèi)容ANSYS軟件界面下各窗口的功能，具體包括應用命令菜單、主菜單、工具欄、輸入窗口、圖形窗口和輸出窗口。ANSYS架構(gòu)及命令，具體包括簡單模型的建立、材料屬性輸入、單元的選擇和劃分、求解處理和后置處理。2、教學目標（1）解ANSYS軟件主要功能、主要技術(shù)特點、支持的圖形傳遞標準與CAD軟件的接口以及運行環(huán)境等。（2）熟悉ANSYS軟件的命令，并對簡單的例題進行有限元靜、動態(tài)分析。（3）掌握ANSYS軟件的基本功能和命令。實驗項目2：有限元模型的建立和后置處理1、教學內(nèi)容ANSYS軟件中坐標系統(tǒng)和坐標平面、節(jié)點和元素的定義、負載定義、復雜實體模型的建立方法等。對分析結(jié)果進行后處理，具體包括繪變形圖、支反力列表、繪應力等值線圖和網(wǎng)格密度檢查等。2、教學目標（1）了解ANSYS軟件建模和后處理過程。（2）上機熟悉ANSYS軟件的相關(guān)命令，練習輸入和自己建立三維實體模型，并對復雜的結(jié)構(gòu)進行有限元靜、動態(tài)分析。（3）掌握ANSYS軟件建模思想。實驗項目3：優(yōu)化設(shè)計1、教學內(nèi)容首先給出一些基本的定義：設(shè)計變量、狀態(tài)變量、目標函數(shù)、合理和不合理的設(shè)計、分析文件、迭代、循環(huán)和設(shè)計序列等，然后介紹優(yōu)化設(shè)計的步驟，主要包括生成循環(huán)所用的分析文件、參數(shù)化建立模型、求解、提取并指定狀態(tài)變量和目標函數(shù)、在ANSYS數(shù)據(jù)庫里建立與分析文件中變量相對應的參數(shù)、選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法等。2、教學目標學生在老師的指導下自己上機熟悉ANSYS軟件的相關(guān)命令，并用軟件對例題進行優(yōu)化設(shè)計。實驗項目4：接觸問題的有限元分析1、教學內(nèi)容簡單了解接觸問題的定義、接觸協(xié)調(diào)條件、接觸單元和一些接觸問題的處理方法。面對面問題的建模和處理過程。2、教學目標（1）了解接觸問題的定義、條件等。（2）熟悉ANSYS軟件的相關(guān)命令，并用軟件對例題進行有限元分析。（3）掌握建模和處理方法。實驗項目5：熱變形問題的有限元分析1、教學內(nèi)容如何用ANSYS軟件分析計算物體的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)溫度分布，以及熱量的獲取或損失、熱梯度、熱通量等。2、教學目標（1）了解ANSYS軟件熱分析模塊及功能。（2）熟悉ANSYS軟件的相關(guān)命令，并用軟件計算由于熱變形不均勻引起的應力。（3）掌握ANSYS軟件分析計算物體的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度分布等的計算流程。三、考核方式及要求考查：演示性實驗要求學生熟悉軟件的操作；設(shè)計性實驗要求學生熟悉建模并完成實驗報告，軟件操作占成績40%，實驗報告占60%。四、主要儀器設(shè)備及實驗材料項目編號實驗項目名稱主要儀器設(shè)備及臺（套）數(shù)實驗材料備注080101001ANSYS軟件的基本使用計算機（ANSYS軟件）無2080101002有限元模型的建立和后置處理計算機（ANSYS軟件）無4080101003優(yōu)化設(shè)計計算機（ANSYS軟件）無4080101004接觸問題的有限元分析計算機（ANSYS軟件）無4080101005熱變形問題的有限元分析計算機（ANSYS軟件）無2五、教材及參考書1、李偉王曉初主編.《