《有限元基础及应用》课程教学大纲一、课程基本信息BasicFiniteElementAnalysis&英文名称课程代码VEEN2325Application课程性质专业选修课程授课对象车辆工程学分2.0学时45主讲教师修订日期2021年6月25指定教材曾攀编著.有限元基础教程.北京：高等教育出版社,2009.二、课程目标（一）总体目标：有限元法是求解复杂工程问题进行数值模拟非常有效的方法，是现代数字化科技的一种重要基础性原理。将它应用于科学研究中，可以成为探究物质客观规律的先进手段；将它应用于工程技术中，可成为工程设计和分析的可靠工具。有限元法已经成为机械工程、车辆工程、航空航天工程、土木建筑等专业的必修课或选修课，有限元商用软件也是广大工程技术人员从事产品开发、设计、分析，以及生产服务的重要工具。通过本课程的学习使同学们掌握有限元分析方法的基础知识和原理；掌握大型有限元分析软件（ANSYS）的使用；有限元方法的实际应用：能够针对具有复杂几何形状的变形体完整获取复杂外力作用下它内部准确力学信息，在准确进行力学分析的基础上，可以对所研究对象进行强度、刚度等方面的判断，以便对研究结构进行静态、动态的强度和刚度分析、参数设计以及结构优化设计。内容由浅入深，通俗易懂，结合实践应用分析，培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力。（二）课程目标：课程目标1：掌握有限元方法的基本原理，分析过程和步骤，形函数的构造方法，以及针对不同维度、不同结构准确选择合适的单元的技巧；课程目标2：掌握有限元分析方法，具有对不同工程问题建立相应力学模型再选取适合的有限元模型离散，最后得到高精度低成本的数值模拟结果；课程目标3：利用有限元原理和应用软件（ANSYS），能够针对车辆结构中具有复杂几何形状的零部件完整获取复杂外力作用下其内部的准确力学信息（位移、应力和应变），并能根据强度、刚度、稳定性及疲劳等进行分析判断结构的安全性，具有分析和解决工程实际问题的能力；课程目标4：掌握大型商用有限元软件（ANSYS）对车辆结构部件的静力学、动力学和多物理场耦合问题进行数值模拟和分析。能够了解不同单元的适用范围以及有限元方法数值模拟的局限性。（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、2、3、5。毕业要求1.工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决车辆工程领域的复杂工程问题。毕业要求2.问题分析：能够应用数学、自然科学和车辆工程的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析车辆工程领域的复杂工程问题，以获得有效结论。毕业要求3.设计/开发解决方案：能够设计针对车辆工程领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元、部件或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。毕业要求5.使用现代工具：能够针对车辆工程领域复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求（1）有限元法简介；课程目标1（2）弹性力学基础知识；毕业要求1.（3）平面问题的有限元法。（1）空间问题和轴对称问题有限元法；课程目标2毕业要求2.（2）等参数单元与数值积分（1）ANSYS有限元软件基本操作、实体建模及有限元分析基本过程；课程目标3毕业要求3.（2）静力结构的有限元分析（3）热过程的有限元分析（1）结构动力学的有限元分析课程目标4毕业要求5.（2）车辆结构部件的有限元分析。三、教学内容第一部分有限元分析的基本理论第1章有限元法简介（一）教学内容（1）有限元法的产生和发展；（2）有限元法的基本步骤、误差和特点；（3）有限元法应用；（4）弹性力学基本知识。（二）知识、能力与素质的要求（1）了解有限元法的作用和基本内容；（2）了解有限元法的发展及其在车辆结构中的应用；（3）了解有限元软件的发展和特点；（4）掌握有限元分析问题的思想和主要步骤；（5）了解弹性力学的基本方程，掌握平面问题的基本方程以及力学模型。（三）重点与难点1.重点（1）有限元法的基本思想；（2）有限元分析的基本步骤；（3）弹性力学的三类方程。2.难点（1）弹性力学的主要方程内涵；（2）有限元方法的基本原理。（四）教学方法讲授，基于问题（PBL）、案例（CBL）方法。（五）教学评价掌握相关的有限元方法的基本思想，并理解弹性力学的基本知识。第2章平面问题的有限