计算机辅助工程分析及应用》课程教学大纲
开课单位：冶金石油装备
课程负责人：
适用于本科机械设计制造及其自动化专业
教学时数：32学时
一、课程概况
《计算机辅助工程分析及应用》课程是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课。本课程的任务是：通过本课程教学，使学生掌握计算机辅助工程分析的基本理论和基本方法，培养学生具有初步的数字化模型的运动及动力学仿真、有限元分析的实际技能，为学生学习后续机械设计类专业的课程设计以及毕业设计等课程打好基础，并为将来从事机械行业的技术工作奠定理论和技术基础。
本课程的先修课程主要有《材料力学》、《机械原理》、《机械设计》、《计算机辅助设计及应用》等。
本课程的后续课程主要有《毕业实习与设计》等。
二、教学基本要求
1. 了解计算机辅助工程分析的特点及概况；
2. 掌握计算机辅助工程分析的基本理论；
3. 掌握计算机辅助工程分析的基本方法和基本技术。
三、教学内容及要求
1．计算机辅助工程分析概论
教学内容：计算机辅助设计工程分析的基本概念、应用。
基本要求：了解计算机辅助工程分析的发展过程、应用范围。
重点：计算机辅助工程分析技术的应用。
2．计算机辅助虚拟装配及运动及动力学仿真
教学内容：虚拟装配技术、运动及动力学的基本原理与应用。
基本要求：掌握虚拟装配、运动及动力学仿真的软件应用。
重点：运动及动力学仿真的软件应用。
难点：运动及动力学仿真的软件应用。
3．有限元分析理论技术基础
教学内容：有限元法基本概念；弹性力学的基本理论；弹性力学有限元法有限元方法应用实例。。
基本要求：了解弹性力学平面问题的基本方程和常应变三角形单元计算弹性力学平面问题的程序问题；理解有限元的基本原理。
重点：有限元的基本原理。
难点：有限元的基本原理。
4．有限元分析应用
教学内容：有限元前处理；有限元分析；有限元法后处理；有限元方法应用实例。
基本要求：了解有限元的基本流程及注意事项，掌握简单零件的有限元应力、应变分析；掌握有限元分析的基本方法和应用。
重点：掌握有限元分析的基本方法和应用。
难点：网格划分；边界条件定义；结果提取。
5．其它有限元应用介绍
教学内容：有限元动力学分析简介；拓扑优化简介；动态分析设计法。
基本要求：了解有限元的动力学分析及拓扑优化。
重点：一般性了解，无重点。
难点：动态分析设计法。
四、课时分配表
序号 | 章 节 内 容 | 学 时 分 配 |
合计 | 讲课 | 实验 | 上机 | 设计 | 习题课 | 课外阅读 | 其它 |
1 | 计算机辅助设计概论 | 2 | 2 | | | | | | |
2 | 计算机辅助虚拟装配及运动及动力学仿真 | 6 | 2 | | 4 | | | | |
3 | 有限元分析理论技术基础 | 4 | 4 | | | | | | |
4 | 有限元分析应用 | 18 | 4 | | 14 | | | | |
5 | 其它有限元应用介绍 | 2 | 2 | | | | | | |
6 | | | | | | | | | |
7 | 总 计 | 32 | 14 | | 18 | | | | |
五、实验
开课实验室：机械与动力工程学院机房
应修实验学时 | 18 | 课程性质 | 必修修 |
本课程实验教学目的和基本要求 | 目的：通过实验教学掌握计算机辅助工程分析和有限元仿真的基本理论和基本方法，基本掌握典型零部件系统的运动及动力学分析和有限元仿真分析技术，为后续设计、制造方面知识的学习和工作奠定一定的基础。 基本要求：学生应在实验课前仔细阅读实验指导书，明确实验目的和要求，了解本实验的内容和设计任务。通过实验课学生应掌握以下基本技能：进一步掌握课程基本知识和基本理论；基本掌握机械典型零部件的虚拟仿真和有限元仿真分析技术。 |
实验的考核 | 依据实验参与程度、动手能力、操作技能等综合情况以及实验报告评分。 成绩等级为：优秀、良好、中等、及格、不及格。 |
指导书要求 | 实验指导书内容及要求： 1．实验目的及要求明确合理，书写语言规范，插图正确规范、清晰； 2．实验指导书及报告书项目：实验目的；目的明确；实验原理；实验内容；.实验报告。 |
序号 | 实验项目名称 | 实验学时 | 实验类别 | 必做 | 选做 | 实验内容简述 |
1 | 典型零件系统虚拟装配及运动和动力学仿真 | 4 | 设计性 | √ | | 给定设计参数和任务要求，完成典型零件系统虚拟装配及运动和动力学仿真 |
2 | 零件有限元前处理-网格划分 | 2 | 设计性 | √ | | 给定设计参数和任务要求，完成冶金装备典型零件B的三维实体建模设计。 |
3 | 零件有限元前处理-边界条件处理 | 2 | 设计性 | √ | | 给定设计参数和任务要求，完成冶金装备典型部件AB的装配约束。 |
4 | 零件有限元后处理-结果分析 | 2 | 设计性 | √ | | 给定设计参数和任务要求，完成冶金装备典型部件前处理。 |
5 | 典型零部件的有限元仿真Ⅰ | 4 | 设计性 | √ | | 根据给定设计参数和任务要求，完成典型零件的有限元仿真。 |
6 | 典型零部件的有限元仿真II | 4 | 设计性 | √ | | 根据给定设计参数和任务要求，完成典型零件的有限元仿真及优化。 |
六、推荐教材、参考资料
1．推荐教材
[1] 杨培中，《UG NX7.0实例教程》，北京：机械工业出版社，2010.8
[2] 张晋西，《UG NX/Motion机构运动仿真基础及实例》，北京：清华大学出版社，2009.4
[3] 沈春根，《UG NX 7.0有限元分析入门与实例精讲》，北京：机械工业出版社，2010.8
2．推荐参考书
根据所选软件选择相应的参考书及教程
七、执行大纲说明
本课程的教学环节以课堂讲授与实践相结合，有条件应以实际操作应用为主，建议直接在机房上课效果更好，软件平台可以根据实际情况选择，辅助以学生多实际操作；要求努力运用现代化教育手段和教学方法。，不限制讲述的体系、方式和方法；讲授内容可根据当前技术的发展进行适当增删。
本课程的教材可根据选用不同软件以及不同版本根据实际情况选择。
执笔：谭勇虎 参与：
审核： 批准：
制定日期：2015年 5月