《计算机辅助机械工程》课程教学大纲

《计算机辅助机械工程》教学大纲一、课程基本信息课程名称计算机辅助机械工程ComputerAidedMechanicalEngineering课程编码MEE111721020开课院部机电工程学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业机械设计制造及其自动化授课语言中文先修课程高等数学（2-2）、工程材料、理论力学、材料力学、机械设计课程简介（限选）本课程为四年制机械类专业本科生的限定性选修课程。该课程以有限元分析方法、材料力学、理论力学、机械设计为基础，以有限元分析软件Ansys为重点。教学内容主要包括常用计算机辅助设计的软件介绍；有限元分析方法；有限元模型的建立与简化；材料属性的定义与设置；载荷与约束的添加；有限元单元的选择及应用；实常数的定义与设置；有限元网格的划分方法；前处理器、后处理器及时间历程处理器的联系与区别；杆单元、梁单元、实体单元的特性及设置；ANSYS软件的使用步骤；workbench的使用方法与步骤等。通过本课程的学习，除了使学生获得有关有限元分析方面的基础知识之外，还可使学生了解如何借助于ANSYS软件进行力学分析，最终使学生掌握利用有限元软件进行机械力学分析的方法，提高设计过程中复杂结构强度校核的准确性。ThiscourseisselectivecourseforthestudentsofMachineDesign&Manufacturing.Thecontentsofthiscoursebasesonfiniteelementanalysismethod,materialmechanics,theoreticalmechanics,andmechanicaldesign,takesthefiniteelementanalysissoftwareAnsysasthefocus.Theteachingcontentsmainlyinclude:thecommonlyusedcomputeraideddesignsoftware,finiteelementmethod,theestablishmentofafiniteelementmodel,definitionandsettingofmaterialproperties,howtodefineloadsandconstraintsonfiniteelementmodel,definitionandsetofrealconstants,methodoffiniteelementmeshdivision,theconnectionanddifferencebetweenpre-processor,post-processorandthetimehistoryprocessor,thecharacteristicandsetoflinkelement,beamelementandsolidelement,theoperationstepsofANSYSsoftware,theuseofworkbench.Afterlearningthiscourse,studentscanmasterthebasicknowledgeaboutthefiniteelementanalysis;theyalsocanobtaintheskillofstaticanalysisusingANSYSsoftware.Finally,studentscancarryoutthemechanicalanalysisindependently,andthisisusefulforimprovingtheaccuracyofthecomplexstructuralstrengthchecking.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解常用计算机辅助机械工程软件的功能及特点，掌握机械静态分析的有限元分析原理。是3.13.12M2目标2：掌握有限元建模方法与分析步骤，能根据分析类型选择合适的单元类型并能正确求解。是2.22.23M3目标3：能在机械设计过程中灵活运用有限元软件对设计的零部件进行强度校核分析，提高复杂零件强度校核的效率与准确性。是1.4,5.11.4,5.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章常用计算机辅助软件本章重点与难点：计算机辅助软件的分类，计算机辅助软件的作用。/21.11.1CAD、CAM、CAE介绍计算机辅助机械设计、计算机辅助机械制造及计算机辅助工程的含义。M10.5讲授31.21.2二维CAD软件AutoCAD、CAXA功能特点及软件介绍。M10.5讲授41.31.3三维CAD软件SolidWorks、UG、Pro/E功能特点及软件介绍。M10.5讲授51.41.4CAE软件介绍ANSYS软件、Abaqus软件的功能特点及软件介绍。M10.5讲授61.51.5计算机辅助机械工程的作用CAD软件的作用；CAM软件的作用；CAE软件的作用。M10.5讲授7第二章第二章ANSYS软件分析流程本章重点与难点：软件的分析流程与步骤，各处理器或求解器的作用。/82.12.1前处理模块前处理模块的组成及功能；前处理模块各组成部分的作用；前处理模块的设定步骤。M10.5讲授92.22.2求解器求解器模块的组成及功能；求解器模块各组成部分的作用；求解器模块的设定步骤。M10.5讲授102.32.3一般后处理器后处理器模块的组成及功能；后处理模块各组成部分的作用；后处理模块的设定步骤。M10.5讲授112.42.4时间历程处理器时间历程处理器模块的组成及功能；时间历程处理器各组成部分的作用；时间历程处理器的设定步骤。M10.5讲授122.52.5软件操作界面工具栏作用；菜单栏作用；工作窗口与输出窗口的作用；视图及工具栏的调整。M10.5讲授13第三章第三章杆单元的有限元分析本章重点与难点：杆单元的选择及其选项设置，杆单元的建模、网格划分步骤与设置，分析结果的查看。/143.13.1杆单元的特点Link1单元的特点；Link180单元的特点；杆单元的应用场合与范围。M20.5讲授153.23.2杆单元参数的设定杆单元的选项设置；弹性模量、泊松比的设定；实常数的设定。M21讲授163.33.3杆单元模型的建立先由关键点生成线，再划分网格与单元的方法；直接生成节点，由节点生成单元的方法。M21讲授173.43.4杆单元网格划分的方法单元大小的定义与设置；平分单元的定义与设置；网格大小对结果的影响。M21讲授183.53.5杆单元求解器的设置载荷大小与方向的设置；约束类型的选择及约束的定义；载荷或约束的显示与隐藏。M20.5讲授193.63.6杆单元后处理器的使用变形量、应力、应变、轴向力等结果的显示与查看；查询结果的方法；结果的保存与调用。M22讲授1作业20第四章第四章梁单元的有限元分析本章重点与难点：梁单元的选择及其选项设置，梁单元的建模、网格划分步骤与设置，分析结果的查看。M2214.14.1梁单元的特点Beam3单元的特点；Beam188与Beam189单元的特点；梁单元的应用场合与范围。M21讲授224.24.2梁单元参数的设定梁单元的选项设置；弹性模量、泊松比的设定；实常数及梁截面形状的设定。M21讲授234.34.3梁单元模型的建立二维梁单元模型的建立，三维梁单元模型的建立。M22讲授1作业244.44.4梁单元网格划分的方法单元大小的定义与设置；平分单元的定义与设置；网格大小对结果的影响。M21讲授254.54.5梁单元求解器的设置集中载荷大小与方向的设置，均布载荷大小与方向的设置；约束类型的选择及约束的定义；载荷或约束的显示与隐藏。M20.5讲授264.64.6梁单元后处理器的使用变形量、应力、应变、剪切力、弯曲应力、弯矩等结果的显示与查看；帮助文件的使用方法；查询结果的方法；结果的保存与调用。M21讲授27第五章第五章实体单元的有限元分析本章重点与难点：实体单元的选择及其选项设置，实体单元的建模、网格划分步骤与设置，分析结果的查看。/285.15.1平面单元的特点Plane42、Plane182、Plane183平面单元的特点；Solid45、Solid185、Solid186实体单元的特点；实体单元的应用场合与范围。M20.5讲授295.25.2实体单元参数的设定平面单元及实体单元的选项设置；弹性模量、泊松比的设定；平面单元与实体单元实常数的设定。M21讲授305.35.3实体单元模型的建立平面单元与实体单元模型的建立，复杂平面模型与三维模型的导入，导入文件的格式要求。M22讲授1作业315.45.4实体单元网格划分的方法平面单元与实体单元大小的定义与设置；平分单元的定义与设置；手动划分与自动划分网格的方法。M21讲授325.55.5实体单元求解器的设置集中载荷大小与方向的设置，均布载荷大小与方向的设置；约束类型的选择及约束的定义；载荷或约束的显示与隐藏。M21讲授335.65.6实体单元后处理器的使用变形量、应力、应变等结果的显示与查看；帮助文件的使用方法；查询结果的方法；结果的保存与调用。M21讲授34第六章第六章非线性分析本章重点与难点：接触对单元的选择及其选项设置，约束对单元的建模、网格划分与设置，非线性分析求解器的设置，分析结果的查看。M30.5讲授356.16.1接触对单元Target169与contact171单元的特点及使用要求。M30.5讲授366.26.2接触对单元参数的设定Target169与contact171单元的选项设置；弹性模量、泊松比的设定；接触刚度、接触半径的设定。M30.5讲授376.36.3接触对单元的建立节点的选取方法与技巧；Target169与contact171单元的创建方法。M30.5讲授386.46.4非线性分析求解器的设置载荷步、载荷子步的设定；求解时间或步长的设定；选项卡的设定。M30.5讲授396.56.5非线性分析后处理器的使用接触对结果的查看；时间历程处理器的使用；变量的定义及变量的数学变换；图形的绘制。M31讲授1作业40第七章第七章workbench的使用本章重点与难点：workbench的使用技巧操作步骤，workbench各选项的设定及结果的查看。/417.17.1workbench简介Workbench的功能与特点。M30.5讲授427.27.2workbench的建模方法Workbench的建模方法；workbench的操作界面。M30.5讲授437.37.3workbench的分析步骤模型建立、单元选择、网格划分、约束定义与求解。M30.5讲授447.47.4workbench结果的保存与查看结果图的保存，分析报告的生成。M31讲授1作业45第八章第八章瞬态分析本章重点与难点：瞬态分析的求解器的设置，时间历程处理器的使用及分析结果的查看。/468.18.1瞬态分析的定义静态分析与瞬态分析的区别，瞬态分析的应用。M30.5讲授478.28.2瞬态分析的分析步骤模型建立、单元选择、网格划分、约束定义与求解。M31讲授488.38.3瞬态分析求解器的设置载荷步、载荷子步的设定；求解时间或步长的设定；选项卡的设定。M30.5讲授498.48.4瞬态分析后处理器的使用时间历程处理器的使用；变量的定义及变量的数学变换；图形的绘制。M30.5讲授1作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对电力拖动自动控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计算题。30%2考勤随机点名、刷卡点名等10%3课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%4期末大作业1.期末大作业形式进行考查，题目为综合类型题目，题目数量5-7道，成绩采用百分制，大作业绩总分100分。2.主要考核学生对有限元分析软件的使用掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型为分析题。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业30%A-按时提交作业，单元选择正确，模型建立正确，对单元、操作步骤等基本知识点理解无误。B-按时提交作业，单元选择、模型建立正确或有少量错误，对单元、操作步骤基本知识点理解存在少量错误。C-按时提交作业，单元选择、模型建立有错误，对单元、操作步骤基本知识点理解存在一定错误。D-未按时提交作业，单元选择、模型建立错误，对单元、操作步骤基本知识点理解存在大量错误。2M1考勤10%M-缺勤2次以内。N-缺勤3次及以上。3M1课堂表现10%M-课堂表现积极，听课认真，能跟上教师的上课节奏，能积极回答问题，且回答问题正确；N-课堂不积极，听课不认真，回答问题不积极，回答问题有错误。4M1期末大作业50%见大作业评分标准。5M2平时作业30%A-按时提交作业，方法得当，步骤全面，结果正确，对软件操作步骤基本知识点理解无误。B-按时提交作业，方法得当，步骤较全面，对软件操作步骤基本知识点理解有少量错误。C-按时提交作业，方法不得当，步骤较全面，对软件操作步骤基本知识点理解有一定错误。D-未按时提交作业，方法不得当，步骤不全面，对软件操作步骤基本知识点理解有大量错误。6M2考勤10%M-缺勤2次以内。N-缺勤3次及以上。7M2课堂表现10%M-课堂表现积极，听课认真，能跟上教师的上课节奏，能积极回答问题，且回答问题正确；N-课堂不积极，听课不认真，回答问题不积极，回答问题有错误。8M2期末大作业50%见大作业评分标准。9M3平时作业30%A-按时提交作业，题目分析正确，对零件受力分析正确，单元、模型、约束等正确，求解结果正确，对软件操作、步骤等基本知识点理解无误。B