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2018《有限元基础》教学大纲-土木工程
2018-01-18 11:18  

有限元基础

  Finite Element Method

一、课程基本信息

学  时:32

学  分:2

考核方式:考试,平时成绩占总成绩的30%。

中文简介:《有限元基础》是土木工程专业的一门专业选修课。讲解有限元法的基本原理和基本方法,强调有限元法程序的编写。全书由绪论、6章组成,介绍了有限元法的发展、现状及应用领域,弹性力学基本方程与虚功原理的矩阵表示,弹性一维问题有限元法,弹性力学平面问题有限元法及程序设计,平面杆系结构有限元法及其程序设计,精密平面单元和三维单元以及非线性问题的有限元解法。

 

二、教学目的与要求

本课程是土木工程专业选修课。通过教学,让学生掌握弹性一维问题有限元法,弹性力学平面问题有限元法及程序设计,平面杆系结构有限元法及其程序设计,精密平面单元和三维单元以及非线性问题的有限元解法。通过一些典型有限元法与程序设计的分析讨论,让学生具有有限元技术入门基础知识,初步培养学生利用有限元法处理与解决工程问题能力。

 

三、教学方法与手段

以课堂讲授为主,结合有限元法程序设计案例课堂讨论与训练的教学方法。

 

四、教学内容及目标

                                      

  教学内容

教学目标

学时

分配

绪论

  2

1. 概述

  了解

2. 有限元法的发展与现状

了解

3. 有限元法的应用领域

了解

 重点与难点:

重点:有限元法的发展与现状,有限元法的应用领域。

难点:有限元法的应用领域。

 衡量学习是否达到目标的标准: 了解有限元法的发展、现状及应用领域

第一章 弹性力学基本方程与虚功原理的矩阵表示

4

1. 弹性力学的基本方程

掌握

2. 弹性体的虚功原理

掌握

 重点与难点:

重点:弹性力学基本方程与虚功原理的矩阵表示。

难点:弹性体的虚功原理。

 衡量学习是否达到目标的标准: 掌握弹性力学基本方程与虚功原理的矩阵表示。

第二章 弹性体一维问题有限元法

4

1. 一维问题有限元法算例

掌握

2. 弹性力学问题有限元法的基本方法和步骤

理解

重点与难点:

重点:一维问题有限元法算例,弹性力学问题有限元法的基本方法和步骤。

难点:一维问题有限元法算例。

 衡量学习是否达到目标的标准:掌握弹性体一维问题有限元法。

第三章 弹性力学平面问题有限元法及程序设计

8

1. 连续弹性体的离散化——三角形常应变单元

理解

2. 单元位移函数和形函数

掌握

3. 单元荷载移置和荷载列矩阵

掌握

4. 单元应变矩阵和单元应力矩阵

掌握

5. 单元刚度矩阵

掌握

6. 总体刚度矩阵

掌握

7. 零位移约束的处理

掌握

8. 线性代数方程组的解法

掌握

9. 平面问题有限元法程序设计(FORTRAN)

掌握

重点与难点:

重点:弹性力学平面问题有限元法及程序设计。

难点:弹性力学平面问题有限元法。

 衡量学习是否达到目标的标准:掌握弹性力学平面问题有限元法及程序设计。

第四章 平面杆系结构有限元法及其程序设计

6

1. 一般单元

掌握

2. 轴力单元

掌握

3. 单元刚度矩阵的坐标变换

掌握

4. 平面刚架有限元程序(FORTRAN)

理解

重点与难点:

重点:平面杆系结构有限元法及其程序设计。

难点:平面杆系结构有限元法。

 衡量学习是否达到目标的标准:掌握平面杆系结构有限元法及其程序设计。

第五章 精密平面单元和三维单元

4

1. 平面矩形单元

掌握

2. 平面八节点四边形等参数单元

理解

3. 四面体单元

理解

4. 空间八节点六面体等参数单元

理解

重点与难点:

重点:精密平面单元和三维单元。

难点:空间八节点六面体等参数单元。

 衡量学习是否达到目标的标准:理解精密平面单元和三维单元。

第六章  非线性问题的有限元解法

4

1. 增量切线刚度法

理解

2. 增量初应力法

理解

3. 增量初应变法

理解

重点与难点:

重点:增量切线刚度法、增量初应力法、增量初应变法。

难点:非线性问题的有限元解法。

 衡量学习是否达到目标的标准: 理解非线性问题的有限元解法。

 

五、推荐教材和教学参考资源

推荐教材

王贵君. 有限元法基础. 北京:水利水电出版社,2011

参考书目

1、曾森, 王焕定,陈再现. 有限单元法基础及MATLAB编程(第3版). 北京:高等教育出版社,2016;

2、[美]Daryl L. Logan(D. L. 洛根). 有限元方法基础教程(国际单位制版)(第五版). 北京:电子工业出版社,2014;

3、王新荣,陈永波,李小海,颜兵兵. 有限元法基础及ANSYS应用. 北京:科学出版社出版,2008;

 

 

 

        

大纲修订人:赵甲荐                        修订日期:2018年1月

 

大纲审定人:                              审定日期:

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