cae分析技術(shù)與工程應(yīng)用.doc

CAE分析技術(shù)與工程應(yīng)用教學(xué)大綱課程編號(hào)：004204 課程性質(zhì)：素質(zhì)教育課（限60人）先修課程：有限元基礎(chǔ)與應(yīng)用 學(xué)分：1.5 總學(xué)時(shí)數(shù)：24 理論：6 上機(jī)：18 課外：48開(kāi)課學(xué)期：第六學(xué)期 適合層次：本科 適合專業(yè)：車輛工程；熱能動(dòng)力；機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，材料工程等一、課程的目的與任務(wù)有限元分析技術(shù)使得傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析成為歷史，實(shí)現(xiàn)真正意義上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，工程設(shè)計(jì)的理念、思想和方法正在發(fā)生著深刻的變革。CAE技術(shù)中應(yīng)用廣泛的ANSYS是世界上最大的有限元分析軟件之一，在工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。本課程是為機(jī)械類本科生開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)選修課，主要通過(guò)理論教學(xué)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠更深層次的掌握有限元法的基本原理和方法，能夠正確使用ANSYS產(chǎn)品并經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐，不斷提高和積累經(jīng)驗(yàn)，最終達(dá)到靈活運(yùn)用的程度，并能夠利用CAE技術(shù)對(duì)簡(jiǎn)單汽車零部件進(jìn)行有限元分析。為學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程乃至從事CAE工作打下良好的基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本內(nèi)容、教學(xué)和實(shí)驗(yàn)要求（一）教學(xué)基本內(nèi)容1、ANSYS基本分析過(guò)程技術(shù)1.1 實(shí)體建模1.2 網(wǎng)格劃分1.3 加載與求解1.4 后處理2、ANSYS軟件進(jìn)階技術(shù)2.1 選擇、表面效應(yīng)單元2.2 耦合、約束方程、剛性區(qū)2.3 梁?jiǎn)卧?.4 模態(tài)分析3、汽車典型零部件簡(jiǎn)化模型的有限元分析3.1 連桿的有限元分析3.2 鋼板彈簧的有限元分析3.3 車架縱梁的有限元分析3.4 轉(zhuǎn)向節(jié)臂的有限元分析3.5 制動(dòng)鼓的有限元分析4、兩個(gè)自選題目的選題及方案探討4.1基于具有理論解的自選題目4.2 基于工程實(shí)際的自選題目（二）教學(xué)和實(shí)驗(yàn)要求重點(diǎn)為掌握的內(nèi)容。1）掌握工作平面、坐標(biāo)系相關(guān)概念。掌握建模的基本方法。熟練的掌握并運(yùn)用布爾運(yùn)算編輯圖元。了解ANSYS的CAD接口功能。難點(diǎn)：如何選擇恰當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)復(fù)雜實(shí)體進(jìn)行建模。2）熟練掌握針對(duì)不同力學(xué)問(wèn)題應(yīng)選擇的單元類型。掌握單元關(guān)鍵字設(shè)置和實(shí)常數(shù)的輸入。掌握自由網(wǎng)格劃分的方法。了解映射網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格的方法。難點(diǎn)：?jiǎn)卧杂啥龋痪W(wǎng)格的布局；過(guò)渡單元。3）掌握各種載荷的施加方法。了解不同分析類型的力學(xué)意義。了解求解器的選擇。難點(diǎn)：重力的施加；節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系；對(duì)稱約束；檢查模型。4）掌握通用后處理器的處理方法，包括變形圖、應(yīng)力圖、列表、動(dòng)畫、誤差分析等等。了解路徑顯示結(jié)果。難點(diǎn)：評(píng)價(jià)結(jié)果；結(jié)果坐標(biāo)系；能量誤差。5）掌握各種類型的選擇功能的應(yīng)用。掌握表面效應(yīng)單元的應(yīng)用方法。了解表面效應(yīng)單元的理論。掌握單元表應(yīng)用的步驟。難點(diǎn)：何時(shí)應(yīng)用表面效應(yīng)單元；正確使用單元幫助建立單元表。6）掌握耦合和剛性區(qū)的意義和用法。了解約束方程。掌握BEAM188單元。掌握模態(tài)分析的步驟和意義。掌握模態(tài)分析注意事項(xiàng)。了解模態(tài)分析的求解方法。難點(diǎn)：剛性區(qū)；BEAM188前后處理及單元特性；模態(tài)分析的工程意義。7）學(xué)生以小組形式完成兩個(gè)汽車典型零部件簡(jiǎn)化模型的有限元分析，并通過(guò)文獻(xiàn)閱讀寫出一份分析計(jì)算說(shuō)明書。要求學(xué)生比較全面的掌握ANSYS進(jìn)階建模技術(shù)。掌握如何利用力學(xué)理論對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行結(jié)果評(píng)判。初步掌握汽車零部件從幾何、受力、材料、約束等方面如何抽取力學(xué)模型。初步掌握文獻(xiàn)閱讀和撰寫報(bào)告的能力。了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。難點(diǎn)：力學(xué)模型建立；方案分析；結(jié)果評(píng)價(jià)；邊界條件評(píng)判8）學(xué)生以小組形式完成兩個(gè)自選題目的有限元分析，并寫出兩份分析計(jì)算說(shuō)明書。掌握與自選題目相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，并能計(jì)算理論解。掌握利用理論解指導(dǎo)有限元模型的修改和糾錯(cuò)。掌握簡(jiǎn)單工程問(wèn)題的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)的分析。三、學(xué)時(shí)分配序號(hào)課 程 內(nèi) 容學(xué)時(shí)分配講課上機(jī)課外小計(jì) 1CAE基本分析過(guò)程技術(shù)25613 2ANSYS軟件進(jìn)階技術(shù)27615 3汽車典型零部件簡(jiǎn)化模型的有限元分析161522 4兩個(gè)自選題目的選題及方案探討12122 合 計(jì)6184824+48實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置及學(xué)時(shí)分配上機(jī)學(xué)時(shí)16學(xué)時(shí)應(yīng)開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目個(gè)數(shù)9序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)要求學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)類型備注1實(shí)體建模必做2學(xué)時(shí)驗(yàn)證型2網(wǎng)格劃分必做1學(xué)時(shí)驗(yàn)證型3加載求解必做1學(xué)時(shí)驗(yàn)證型4后處理必做1學(xué)時(shí)綜合型5選擇、表面效應(yīng)單元必做2學(xué)時(shí)綜合型6耦合、約束方程、剛性區(qū)必做2學(xué)時(shí)綜合型7梁?jiǎn)卧刈?學(xué)時(shí)綜合型8模態(tài)分析必做2學(xué)時(shí)綜合型9汽車典型零部件簡(jiǎn)化模型的有限元分析必做6學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)型五選一五、課程有關(guān)說(shuō)明1. 本課程信息量很大，要求學(xué)生課內(nèi)外學(xué)習(xí)相結(jié)合，積極拓展課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高綜合素質(zhì)。組織和指導(dǎo)該班學(xué)生參加大學(xué)生科研立項(xiàng)、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽以及節(jié)能車和F1賽車有關(guān)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)等活動(dòng)。2. 考核方式：平時(shí)成績(jī)（10%）；汽車典型零部件簡(jiǎn)化模型有限元分析計(jì)算說(shuō)明書（20%）；基于具有理論解的有限元分析計(jì)算說(shuō)明書（20%）；基于工程實(shí)際的有限元分析計(jì)算說(shuō)明書（20%）；自選題目答辯（30%）六、建議參考書目1. 馬迅.有限元法基礎(chǔ)與應(yīng)用. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院校內(nèi)講義.2005.82. 馬迅. ANSYS上機(jī)指南. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院校內(nèi)講義.2007.83. ANSYS9.0經(jīng)典產(chǎn)品基礎(chǔ)教程與實(shí)詳解，博弈創(chuàng)作室編著，中國(guó)水利水電出版社4. ANSYS入門手冊(cè)5. ANSYS進(jìn)階教程6. 汽車設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社7. 汽車構(gòu)造，人民交通出版社8. 汽車有限元法，譚繼錦主編，人民交通出版社9. ANSYS實(shí)例分析教程，機(jī)械工業(yè)出版社10. ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用實(shí)例；周寧主編、冼進(jìn)主審；中國(guó)水利水電出版社。11. 使用ANSYS6.0進(jìn)行有限元分析，譚建國(guó)編著，北京大學(xué)出版社12. ANSYS工程結(jié)構(gòu)實(shí)用案例分析，李衛(wèi)民等編著，化學(xué)工業(yè)出版社13. ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用25例，高耀東、郭喜平主編，電子工業(yè)出版社制訂人：尹長(zhǎng)城 2011年2月16日審核人：馬 迅 2011年2月26日