《机械结构有限元分析》课程教学大纲 课程中文名称：机械结构有限元分析 课程英文名称：Mechanical Finite Element Analysis 课程编号：ZF16102 课程性质：专业方向课 学时：（总学时36、理论课学时26、实验课学时10） 学分：2 适用对像：机械设计制造及自动化专业 先修课程：工程力学、高等数学、三维软件基础等 课程简介： 机械结构有限元分析课程是高等工科学校机机械设计制造及自动化专业的一门学科专业课程。 本课程者重加强有限元技术的应用及一些相关CE新技术的介绍。学生通过这门课程的学习，能够 获得有限元与CAE的基础理论、基本知识和基本技能。了解有限元和CAE技术的应用以及该技术发 展的概况，为学习后续课程以及从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下 定的基础. 本课程 理论严谨，系统性、逻辑性强，对培养学生的辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点和提高 学生分析问题、解决问题的能力有者重要的作用。 一、教学目标及任务 蜜有限元技术的应用及一些相关CE新技术的介组。学生通过这 能够获得有限元与 基本知识和基本技能。 了解有限元和CAE技术的应用以及该技 术发展的概况，为学习后续课程以及从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。本 课程理论严谨，系统性、逻辑性强，对培养学生的辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点和 提高学生分析问题、解决问题的能力有着重要的作用。 二、学时分配 理论教学内容 学时实验内容 学时 第一章CAE基本原理及模拟仿真 4 第二章机械结构强度分析中CE技术 6 实验一：两板类零件接触设置分析 2 第三章机械结构稳定性的CAE分析 4 第四章机械CE分析中的优化设计 4 实验二：钢板的模态分析 2 第五章CAE分析技术的网络化 4 实验三：托架的建模和应力分析 3 第六章CAE分析的研究趋势 4 实验四：工件超弹分析 3 计 10
《机械结构有限元分析》课程教学大纲 课程中文名称：机械结构有限元分析 课程英文名称：Mechanical Finite Element Analysis 课程编号：ZF16102 课程性质：专业方向课 学 时：（总学时 36、理论课学时 26、实验课学时 10） 学 分：2 适用对象：机械设计制造及自动化专业 先修课程：工程力学、高等数学、三维软件基础等 课程简介： 机械结构有限元分析课程是高等工科学校机机械设计制造及自动化专业的一门学科专业课程。 本课程着重加强有限元技术的应用及一些相关 CAE 新技术的介绍。学生通过这门课程的学习，能够 获得有限元与 CAE 的基础理论、基本知识和基本技能。了解有限元和 CAE 技术的应用以及该技术发 展的概况，为学习后续课程以及从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。本课程 理论严谨，系统性、逻辑性强，对培养学生的辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点和提高 学生分析问题、解决问题的能力有着重要的作用。 一、教学目标及任务 本课程着重加强有限元技术的应用及一些相关 CAE 新技术的介绍。学生通过这门课程的学习， 能够获得有限元与 CAE 的基础理论、基本知识和基本技能。了解有限元和 CAE 技术的应用以及该技 术发展的概况，为学习后续课程以及从事有关的工程技术工作和科学研究工作打下一定的基础。本 课程理论严谨，系统性、逻辑性强，对培养学生的辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点和 提高学生分析问题、解决问题的能力有着重要的作用。 二、学时分配 理论教学内容 学时 实验内容 学时 第一章 CAE 基本原理及模拟仿真 4 第二章 机械结构强度分析中 CAE 技术 6 实验一：两板类零件接触设置分析 2 第三章 机械结构稳定性的 CAE 分析 4 第四章 机械 CAE 分析中的优化设计 4 实验二：钢板的模态分析 2 第五章 CAE 分析技术的网络化 4 实验三：托架的建模和应力分析 3 第六章 CAE 分析的研究趋势 4 实验四：工件超弹分析 3 合 计 26 10
三、教学内容及教学要求 第一章CAE基本原理及模拟仿真(4学时) 教学要求：了解CE发展史、常用软件，理解CE分析过程及模拟仿真步骤，掌握CAE技术基 本概念 教学重点与难点：重点是CAE分析过程及模拟仿真步骤，CAE技术基本概念：难点是C技术 基本概念。 教学内容 第一节CAE技术的基本概念 第二节CAE发展史 第三节CAE分析过程及模拟仿真步骤 第四节CAD/CAE/CAM集成化 第五节部分CAE通用软件介绍 本章习题要点：CAE分析过程及模拟仿真步骤，CE技术基本概念。 第二章机械结构强度分析中C4E技术(6学时) 教学要求：理解机械结构强度CE分析原理和有限元分析基础理论与方法，掌握机械结构强度 有限元分析过程中的关键技术，能分析简单工程机械结构及一些特殊结构的强度。 教学重点与难点：重点是机械结构强度CE分析原理和有限元分析基础理论与方法，机械结构 强度有限元分析过程中的关键技术，能分析简单工程机械结构及一些特殊结构的强度：难点是分析 简单工程机械结构及一些特殊结构的强度。 教学内容： 第一节机械结构强度CAE分析原理和有限元分析基础理论与方法 1.有限元分析方法的基木概念 2。结构静力的有限元分析过程 第二节机械结构强度有限元分析过程中的关健技术 1.实体模型的有效建立 2.模型网格划分 3。位移边界确定及力的边界条件 4.求解策略 5.计算精度的改善 第三节大型工程机械结构的强度CAE分析示例 第四节特殊结构CAE分析示例 本章习题要点：机械结构强度CE分析原理和有限元分析基础理论与方法，机械结构强度有限 元分析过程中的关键技术。 第三章机械结构稳定性的CAE分析(4学时) 教学要求：了解吊臂结构局部稳定性的二次开发，理解机械结构中杆、板的屈曲稳定性分析原 理，掌探结构屈曲稳定性CAE分析过程。 教学重点与难点：重点是机械结构中杆、板屈曲稳定性分析原理和，结构屈曲稳定性C分析 过程：难点是结构屈曲稳定性CE分析过程和吊臂结构局 部稳定性的二次开发 教学内容： 第一节机械结构屈曲稳定性分析原理 1.杆的稳定性
三、教学内容及教学要求 第一章 CAE 基本原理及模拟仿真（4 学时） 教学要求：了解 CAE 发展史、常用软件，理解 CAE 分析过程及模拟仿真步骤，掌握 CAE 技术基 本概念。 教学重点与难点：重点是 CAE 分析过程及模拟仿真步骤， CAE 技术基本概念；难点是 CAE 技术 基本概念。 教学内容： 第一节 CAE 技术的基本概念 第二节 CAE 发展史 第三节 CAE 分析过程及模拟仿真步骤 第四节 CAD/CAE/CAM 集成化 第五节 部分 CAE 通用软件介绍 本章习题要点：CAE 分析过程及模拟仿真步骤，CAE 技术基本概念。 第二章 机械结构强度分析中 CAE 技术（6 学时） 教学要求：理解机械结构强度 CAE 分析原理和有限元分析基础理论与方法，掌握机械结构强度 有限元分析过程中的关键技术，能分析简单工程机械结构及一些特殊结构的强度。 教学重点与难点：重点是机械结构强度 CAE 分析原理和有限元分析基础理论与方法，机械结构 强度有限元分析过程中的关键技术，能分析简单工程机械结构及一些特殊结构的强度；难点是分析 简单工程机械结构及一些特殊结构的强度。 教学内容： 第一节 机械结构强度 CAE 分析原理和有限元分析基础理论与方法 1．有限元分析方法的基本概念 2．结构静力的有限元分析过程 第二节 机械结构强度有限元分析过程中的关键技术 1．实体模型的有效建立 2．模型网格划分 3．位移边界确定及力的边界条件 4．求解策略 5．计算精度的改善 第三节 大型工程机械结构的强度 CAE 分析示例 第四节 特殊结构 CAE 分析示例 本章习题要点：机械结构强度 CAE 分析原理和有限元分析基础理论与方法，机械结构强度有限 元分析过程中的关键技术。 第三章 机械结构稳定性的 CAE 分析（4 学时） 教学要求：了解吊臂结构局部稳定性的二次开发，理解机械结构中杆、板的屈曲稳定性分析原 理，掌握结构屈曲稳定性 CAE 分析过程。 教学重点与难点：重点是机械结构中杆、板屈曲稳定性分析原理和，结构屈曲稳定性 CAE 分析 过程；难点是结构屈曲稳定性 CAE 分析过程和吊臂结构局部稳定性的二次开发。 教学内容： 第一节 机械结构屈曲稳定性分析原理 1．杆的稳定性
2.板的稳定性 第二节结构屈曲稳定性CE分析过程 第三节分析示例：汽车起重机伸缩吊臂结构局部稳定性分析 第四节吊臂结构局部稳定性的二次开发 1.二次开发方案 2.二次开发过程 本章习题要点：机械结构中杆、板屈曲稳定性分析原理和，结构屈曲稳定性CE分析过程，二 次开发等。 第四章机械CAE分析中的优化设计(4学时) 教学要求：理解优化设计基本原理，掌握CE分析中的优化设计基本方法和CE优化设计过程。 教学重点与难点：重点是优化设计基本原理，CAE分析中的优化设计基本方法和CAE优化设计 过程：难点是机械CAE分析中的优化设计的应用。 教学内容 第一节优化设计基本原理 第二节CAE分析中的优化设计方法 1,提高优化设计CAE分析效率的近似方法 2.CAE分析中的优化技术特点 第三节CE优化设 过程 第四节示例：吊臂CAE参数优化设计 本章习题要点：优化设计基本原理，CE分析中的优化设计基本方法和CAE优化设计过程。 第五章CAE分析技术的网络化(4学时) 教学要求：理解CE分析网络化的体系结构和基于CE分析网络化系统实现，掌握网格化的基 本概念、类型等 教学重点与难点：重点是CAE分析网络化的体系结构和网格化的基本概念、类型：难点是基于 CAE分析网络化系统实现。 教学内容： 第一节CAE分析网络化的体系结构 ,基于应用服务提供商模式的CAE远程分析服务体系结构 2.基于动态服务器网页ASP技术及CAE软件集成的Ieb-CAE体系结构 第二节基于CAE分析网络化系统实现 1.基于应用服务提供商模式的CAE远程分析服务系统 2.基于动态服务器网页ASP技术及CAE软件集成的Ieb-CAE系统 第三节CAE分析网络化工程示例 本章习题要点：CE分析网络化的体系结构和网格化的基本概念、类型，基于CAE分析网络化 系统实现。 第六章CAE分析的研究趋势(4学时) 教学要求：了解CE分析的研究现状，理解其研究趋势，进一步熟悉CE分析的研究技术及新 方法 教学重点与难点：CAE分析的研究趋势，进一步熟悉CAE分析的研究技术及新方法。 教学内容： 第一节基于知识的CAE分析
2．板的稳定性 第二节 结构屈曲稳定性 CAE 分析过程 第三节 分析示例：汽车起重机伸缩吊臂结构局部稳定性分析 第四节 吊臂结构局部稳定性的二次开发 1．二次开发方案 2．二次开发过程 本章习题要点：机械结构中杆、板屈曲稳定性分析原理和，结构屈曲稳定性 CAE 分析过程,二 次开发等。 第四章 机械 CAE 分析中的优化设计（4 学时） 教学要求：理解优化设计基本原理，掌握 CAE 分析中的优化设计基本方法和 CAE 优化设计过程。 教学重点与难点：重点是优化设计基本原理，CAE 分析中的优化设计基本方法和 CAE 优化设计 过程；难点是机械 CAE 分析中的优化设计的应用。 教学内容： 第一节 优化设计基本原理 第二节 CAE 分析中的优化设计方法 1．提高优化设计 CAE 分析效率的近似方法 2．CAE 分析中的优化技术特点 第三节 CAE 优化设计过程 第四节 示例：吊臂 CAE 参数优化设计 本章习题要点：优化设计基本原理，CAE 分析中的优化设计基本方法和 CAE 优化设计过程。 第五章 CAE 分析技术的网络化（4 学时） 教学要求：理解 CAE 分析网络化的体系结构和基于 CAE 分析网络化系统实现，掌握网格化的基 本概念、类型等。 教学重点与难点：重点是 CAE 分析网络化的体系结构和网格化的基本概念、类型；难点是基于 CAE 分析网络化系统实现。 教学内容： 第一节 CAE 分析网络化的体系结构 1．基于应用服务提供商模式的 CAE 远程分析服务体系结构 2．基于动态服务器网页 ASP 技术及 CAE 软件集成的 Web-CAE 体系结构 第二节 基于 CAE 分析网络化系统实现 1．基于应用服务提供商模式的 CAE 远程分析服务系统 2．基于动态服务器网页 ASP 技术及 CAE 软件集成的 Web-CAE 系统 第三节 CAE 分析网络化工程示例 本章习题要点：CAE 分析网络化的体系结构和网格化的基本概念、类型，基于 CAE 分析网络化 系统实现。 第六章 CAE 分析的研究趋势（4 学时） 教学要求：了解 CAE 分析的研究现状，理解其研究趋势，进一步熟悉 CAE 分析的研究技术及新 方法。 教学重点与难点：CAE 分析的研究趋势，进一步熟悉 CAE 分析的研究技术及新方法。 教学内容： 第一节 基于知识的 CAE 分析
1.基于知识的CAE分析建模结构 2CAE分析建榄知识分类与表认 3.知识的推理、计算及知识库的动态更新 第二节协同CAE分析技术 第三节CAD/CAE集成化建模 本章习题要点：CAE分析的研究趋势，进一步熟悉CE分析的研究技术及新方法。 四、考核方式及要求 考试形式：闭卷考试，时间2个小时，考核成绩：平时20%，实验20%，卷面成绩占60%。其中 平时包括考勤、课堂表现及回答问题，试卷严格围绕所讲知识点，然后根据具体应用相结合完成， 侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问题的能力。 五、教材及教学主要参考书 纪爱敏主编.机械CE分析原理及工程实践.第一版。机械工业出版社.20O9年 大纲制定人： 张春燕 大纲审定人： 张春雨 制定时间：2011年7月
1．基于知识的 CAE 分析建模结构 2．CAE 分析建模知识分类与表达 3．知识的推理、计算及知识库的动态更新 第二节 协同 CAE 分析技术 第三节 CAD/CAE 集成化建模 本章习题要点：CAE 分析的研究趋势，进一步熟悉 CAE 分析的研究技术及新方法。 四、考核方式及要求 考试形式：闭卷考试，时间 2 个小时，考核成绩：平时 20%，实验 20%，卷面成绩占 60%。其中 平时包括考勤、课堂表现及回答问题，试卷严格围绕所讲知识点，然后根据具体应用相结合完成， 侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问题的能力。 五、教材及教学主要参考书 纪爱敏主编.机械 CAE 分析原理及工程实践.第一版. 机械工业出版社.2009 年 大纲制定人： 张春燕 大纲审定人： 张春雨 制 定 时 间 ： 2011 年 7 月