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材料成形过程计算机模拟课程教学大纲
课程名称：材料成形过程计算机模拟英文名称：Computer Simulation on Mater i a I s Manufactur i ng Process 课程编号：x4011431
学时数：32其中实验（实训）学时数：8课外学时数：
学分数：2.0
适用专业：材料成型及控制' 材料科学与工程（材料加工工程方向）— '课程的性质和任务
本课程是材料成型及控制、材料科学与工程（材料加工工程方向）专业学生的选修课，教授学生学习 和了解材料加工过程的计算数值模拟方法。本课程概要性介绍数值模拟的方法和基本理论；主要以ANSYS 有限元软件为例，介绍有限元软件的构成，求解步骤，要点；ANSYS有限元软件的基本使用方法，包括建 模、网格划分、施加荷载、求解及后处理等；进而以典型例题展开介绍了用ANSYS进行有限元分析过程中 常用的分析方法和解析问题，如线性/非线性静力分析、模态分析、热力学分析、流体动力分析、优化设 计等，使学生理解和掌握运用ANSYS有限元求解的方法。最后比较介绍了多种有限元软件的特点及主要应 用领域和适用问题。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（1）第1章计算机模拟概论（2学时）
计算机模拟的发展、应用，数值模拟方法概要。
（2）第2章 有限元法的基础知识（4学时）
掌握有限元法的的基本概念、思路、分析过程。
重点：有限元法的基本思想。
难点：形状函数的理解。
（3）ANSYS有限元软件的使用 包含3-6章（理论12学时）
ANSYS软件界面，常用命令，前处理建模和后处理分析操作过程。
重点：ANSYS软件常用命令，前处理建模和后处理分析。
难点：图元与布尔运算，组件的运用，网格的控制。
（4）多种分析方法（理论4学时）
了解结构分析，流体分析，热分析和耦合分析方法，熟悉一般工程应用问题的求解过程，了解其应用 范围和应用实例。
重点：结构分析，流体分析，热分析和耦合分析方法。
难点：流体分析、耦合分析。
（5）其他有限元模拟软件（2学时）
其他有限元分析软件和数值模拟方法简介。
三、教学方式及学时分配
序号
主要内容
教学 方式
学时 分配
辅导答疑 比例
1
第1章计算机模拟概论

2学时
1.5
1

第2章有限元法的基础知识
讲授
4学时
1.5
1

2. 1离散化与有限元法
讲授

1.5
1

2.2单元与形状函数
讲授

1.5
1

2.3刚度矩阵与有限元求解
讲授

1.5
1

第3章ANSYS 8. 1软件简介
讲授
4学时
1.5
1

3. 1 ANSYS 8. 1图形界面和文件管理
讲授

1.5
1

3. 2 ANSYS模块与功能
讲授

1.5
1

3. 3 一个有限元分析实例

1.5
1

第4章建立有限元模型
讲授
4学时
1.5
1

4.1实体模型的概述
坐标系、工作平面与节点、单元
自底向上与自顶向下建模
4. 1.3图元与布尔运算
4. 1. 4运用组件和部件
讲授

1.5
1

4.2网格划分与控制
讲授/上机

1.5
1

第5章加载与求解
讲授
2学时
1.5
1

5. 1约束与载荷
讲授

1.5
1

5. 2载荷和载荷步
讲授

1.5
1

5. 3求解与算法
讲授

1.5
1

第6章通用后处理器

2学时
1.5
1

6. 1后处理器概述
讲授

1.5
1

6. 2图形显示

1.5
1

6. 3单元表
讲授

1.5
1

6. 4使用路径
讲授

1.5
1

第7章结构分析

6学时
1.5
1

7. 1结构分析概述
讲授

1.5
1

7. 2结构线性静力分析
讲授/上机

1.5
1

7. 3结构非线性分析
讲授

1.5
1

7. 4模态分析
讲授/上机

1.5
1

第8章ANSYS热分析

2学时
1.5
1

8. 1热分析的基础知识
讲授/上机

1.5
1

8.2稳态和瞬态热分析

1.5
1

第9章ANSYS流体分析

2学时
1.5
1

9. 1流体分析的基础知识
讲授/上机

1.5
1

9. 2稳态流体分析

1.5
1

9. 3流热耦合分析

1.5
1

第10章主要有限元分析软件简介
讲授
2学时
1. 5
1
四、课程其他教学环节要求
要求学生授课时认真听讲，记笔记，课后认真复习，满足1： 1.5的学时要求，认真完成习题与上机练 习。实训环节要通过查阅资料，认真准备，制定合理的上机实验方案，并认真总结写出报告。
五、本课程与其他课程的联系
本课程要求在学习材料科学基础，计算机应用基础、材料力学、传热学、材料加工力学等工科基础理 论课程之后，为材料加工和金属材料及相关学科学生进一步提高的选修课程。
六、教学参考书目《有限元分析及应用》曾攀，清华大学机械出版社，2004
《ANSYS有限元分析实用教程》，李黎明，清华大学出版社，2005《金属塑性加工有限元模拟技术》，刘建生等著，冶金工业出版社，2003
《有限元分析与CAE技术基础》，张洪武，清华大学出版社，2004《ANSYS工程分析软件应用实例》，叶先磊等著，清华大学出版社，2005
《实用工程数值模拟技术及其在ANSYS ±的实践》，王国强主编，西北工业大学出版社，第1版，2000