材料成形过程计算机模拟课程教学大纲.docx

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1.51第2章有限元法的基础知识讲授4学时1.512. 1离散化与有限元法讲授1.512.2单元与形状函数讲授1.512.3刚度矩阵与有限元求解讲授1.51第3章ANSYS 8. 1软件简介讲授4学时1.513. 1 ANSYS 8. 1图形界面和文件管理讲授1.513. 2 ANSYS模块与功能讲授1.513. 3 一个有限元分析实例1.51第4章建立有限元模型讲授4学时1.514.1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1.514.2网格划分与控制讲授/上机1.51第5章加载与求解讲授2学时1.515. 1约束与载荷讲授1.515. 2载荷和载荷步讲授1.515. 3求解与算法讲授1.51第6章通用后处理器2学时1.516. 1后处理器概述讲授1.516. 2图形显示1.516. 3单元表讲授1.516. 4使用路径讲授1.51第7章结构分析6学时1.517. 1结构分析概述讲授1.517. 2结构线性静力分析讲授/上机1.517. 3结构非线性分析讲授1.517. 4模态分析讲授/上机1.51第8章ANSYS热分析2学时1.518. 1热分析的基础知识讲授/上机1.518.2稳态和瞬态热分析1.51第9章ANSYS流体分析2学时1.519. 1流体分析的基础知识讲授/上机1.519. 2稳态流体分析1.519. 3流热耦合分析1.51第10章主要有限元分析软件简介讲授2学时1. 51四、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，2004ANSYS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，2004ANSYS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