1、PAGE 有限元分析課程教學(xué)大綱一、課程名稱有限元分析Finite Element Analysis二、學(xué)時(shí)、學(xué)分32學(xué)時(shí)，2學(xué)分三、預(yù)修課程高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、高等工程力學(xué)等。四、面向?qū)ο髣?dòng)力工程等專業(yè)五、教學(xué)目的與要求有限元分析是專業(yè)的主干課程之一，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握有限元分析的理論知識(shí)和分析方法，并能夠借助通用有限元分析軟件對(duì)簡(jiǎn)單構(gòu)件進(jìn)行建模和進(jìn)行有限元分析。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生達(dá)到：1掌握有限元分析的理論知識(shí)和分析方法；2能夠通過軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的有限元分析。六、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及其基本要求本門課程的主要內(nèi)容包括：連續(xù)體結(jié)構(gòu)的有限單元法、桿系結(jié)構(gòu)的有

2、限單元法、薄板彎曲問題的有限單元法以及動(dòng)力學(xué)問題的有限單元法。第一章 緒論 （2學(xué)時(shí)）通過列舉一些實(shí)際的有限單元法分析例子，對(duì)有限單元法的基本內(nèi)容作一簡(jiǎn)要敘述。對(duì)有限單元法的發(fā)展、分析過程及應(yīng)用、常用工程應(yīng)用軟件及相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)等作必要的介紹。使學(xué)生對(duì)有限單元法有一個(gè)基本的了解。（一）教學(xué)內(nèi)容1有限單元法的發(fā)展；2有限單元法的分析過程及應(yīng)用；3常用工程應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介；4. 力學(xué)與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。（二）基本要求1明確本課程的研究?jī)?nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)；2了解有限單元法的發(fā)展、分析過程及應(yīng)用；3了解常用工程應(yīng)用軟件及相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。第二章 連續(xù)體結(jié)構(gòu)的有限單元法（10學(xué)時(shí)）介紹平面3結(jié)點(diǎn)三角形單元、平面4結(jié)點(diǎn)矩

3、形單元、平面6結(jié)點(diǎn)三角形單元等單元位移函數(shù)、單元應(yīng)變應(yīng)力場(chǎng)、單元?jiǎng)偠染仃嚒⒌刃ЫY(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算、整體分析及約束條件處理。介紹軸對(duì)稱問題有限元分析方法。簡(jiǎn)單介紹空間4結(jié)點(diǎn)四面體單元、空間8結(jié)點(diǎn)正六面體單元、其他高階單元及等參單元與數(shù)值積分。使學(xué)生掌握連續(xù)體結(jié)構(gòu)的有限單元分析方法。（一）教學(xué)內(nèi)容1平面3結(jié)點(diǎn)三角形單元；2平面4結(jié)點(diǎn)矩形單元；3平面6結(jié)點(diǎn)三角形單元；4軸對(duì)稱問題有限元分析；5. 空間4結(jié)點(diǎn)四面體單元；6. 空間8結(jié)點(diǎn)正六面體單元；7. 其他高階單元；8. 等參單元與數(shù)值積分。（二）基本要求1掌握平面3結(jié)點(diǎn)三角形單元、平面4結(jié)點(diǎn)矩形單元、平面6結(jié)點(diǎn)三角形單元等單元位移函數(shù)、單元應(yīng)變應(yīng)力場(chǎng)、

4、單元?jiǎng)偠染仃?、等效結(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算、整體分析及約束條件處理； 2了解軸對(duì)稱問題有限元分析方法；3了解空間4結(jié)點(diǎn)四面體單元、空間8結(jié)點(diǎn)正六面體單元、其他高階單元及等參單元與數(shù)值積分。第三章 桿系結(jié)構(gòu)的有限單元法（6學(xué)時(shí)）介紹桿系結(jié)構(gòu)局部坐標(biāo)系下的單元分析，結(jié)構(gòu)整體分析，等效結(jié)點(diǎn)荷載的計(jì)算和邊界條件的處理，并進(jìn)行桿系結(jié)構(gòu)的有限單元法應(yīng)用實(shí)例講解。要求學(xué)生掌握應(yīng)用桿系結(jié)構(gòu)的有限單元方法分析相關(guān)的問題。（一）教學(xué)內(nèi)容1桿系結(jié)構(gòu)局部坐標(biāo)系下的單元分析；2桿系結(jié)構(gòu)整體分析；3等效結(jié)點(diǎn)荷載和邊界條件；4應(yīng)用實(shí)例。（二）基本要求1掌握桿系結(jié)構(gòu)局部坐標(biāo)系下的單元分析；2掌握桿系結(jié)構(gòu)整體分析；3掌握等效結(jié)點(diǎn)荷載的計(jì)算

5、和邊界條件的處理。第四章 薄板彎曲問題的有限單元法（4學(xué)時(shí)）介紹薄板彎曲問題的基本假設(shè)、幾何方程及物理方程，薄板彎曲的內(nèi)力，三角形薄板單元、矩形薄板單元以及8結(jié)點(diǎn)四邊形薄板等參單元。要求學(xué)生掌握薄板彎曲問題的有限元方法。（一）教學(xué)內(nèi)容1薄板彎曲的基本方程；2三角形薄板單元；3矩形薄板單元；4. 8結(jié)點(diǎn)四邊形薄板等參單元。（二）基本要求1了解薄板彎曲問題的基本假設(shè)、幾何方程及物理方程；2了解薄板彎曲的內(nèi)力；3了解三角形薄板單元、矩形薄板單元以及8結(jié)點(diǎn)四邊形薄板等參單元；4. 掌握薄板彎曲問題的有限元方法。第五章 動(dòng)力學(xué)問題的有限單元法（2學(xué)時(shí)） 本章著重講授動(dòng)力分析的基本過程、動(dòng)力學(xué)問題基本方程

6、，質(zhì)量矩陣與阻尼矩陣以及運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化。要求學(xué)生掌握簡(jiǎn)單動(dòng)力學(xué)問題的有限單元分析方法。（一）教學(xué)內(nèi)容1動(dòng)力學(xué)問題基本方程；2質(zhì)量矩陣與阻尼矩陣；3運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化。（二）基本要求1理解動(dòng)力學(xué)問題基本方程；2理解質(zhì)量矩陣與阻尼矩陣；3了解運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化。第六章 有限單元法分析的幾個(gè)問題（8學(xué)時(shí)，含講授4學(xué)時(shí)，上機(jī)4學(xué)時(shí)）本章著重講授有限單元法的構(gòu)造 C0 類單元形函數(shù)的幾何法，有限單元法分析結(jié)果的精度，不同單元組合方式。用有限單元法分析幾個(gè)具體的實(shí)際問題，包括模型的建立、網(wǎng)格劃分、載荷的施加以及邊界條件的處理，結(jié)果的分析等。要求學(xué)生掌握用有限單元法分析具體的實(shí)際問題。（一）教學(xué)內(nèi)容1構(gòu)造 C0 類

7、單元形函數(shù)的幾何法；2有限單元法分析結(jié)果的精度；3不同單元的組合；4. 用有限單元法分析具體的實(shí)際問題，包括模型的建立、網(wǎng)格劃分、載荷的施加以及邊界條件的處理，結(jié)果的分析等。（二）基本要求1理解構(gòu)造 C0 類單元形函數(shù)的幾何法；2了解有限單元法分析結(jié)果的精度；3了解不同單元組合方式；4. 掌握用有限單元法分析具體的簡(jiǎn)單實(shí)際問題。學(xué)時(shí)分配表序號(hào)內(nèi) 容講授學(xué)時(shí)1緒論22連續(xù)體結(jié)構(gòu)的有限單元法103桿系結(jié)構(gòu)的有限單元法64薄板彎曲問題的有限單元法45動(dòng)力學(xué)問題的有限單元法26有限單元法分析的幾個(gè)問題47用有限單元法分析具體的實(shí)際問題4合計(jì)32七、使用教材及主要參考書 有限單元法，丁科、殷水平主編，北京大學(xué)出版社，2012年第 2版； 計(jì)算力學(xué)，龍述堯編著