弹性力学及有限单元法ppt课件

弹性力学及有限单元法弹性力学及有限单元法课程建设与实践课程建设与实践 河海大学 邵国建二九年八月弹性力学及有限单元法课程建设与实践 河海大学 邵国建1主主 要要 内内 容容 一、课程定位一、课程定位 二、课程建设二、课程建设三、课程教学三、课程教学四、课程考核四、课程考核五、若干思考五、若干思考 主 要 内 容 一、课程定位 2一、课程定位一、课程定位n力学系列课程定位力学系列课程定位 力学系列课程（含理论力学、材料力学、力学系列课程（含理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学及有限单元法）是许多工结构力学、弹性力学及有限单元法）是许多工科专业的重要技术或专业基础课，它不仅是相科专业的重要技术或专业基础课，它不仅是相关专业后续课程的基础，而且它们自身的科学关专业后续课程的基础，而且它们自身的科学方法具有直接解决工程实际问题的能力。方法具有直接解决工程实际问题的能力。一、课程定位力学系列课程定位3一、课程定位一、课程定位理论力学理论力学材料力学材料力学 结构力学结构力学弹性力学及有限单元法弹性力学及有限单元法理论力学理论力学材料力学材料力学结构力学结构力学技术基础课程技术基础课程专业基础课程专业基础课程基础力学课程基础力学课程一、课程定位理论力学 结构力学理论力学技术基础课程专业基础课4n 弹性力学及有限单元法的定位弹性力学及有限单元法的定位一、课程定位一、课程定位 它是一门理论性与应用性并重的专业基础课。它是一门理论性与应用性并重的专业基础课。是从变形体力学的角度上、运用严格力学分析方法是从变形体力学的角度上、运用严格力学分析方法的首门课程；它将理论力学、材料力学、结构力学的首门课程；它将理论力学、材料力学、结构力学等课程中所发展的力学分析和建模以及求解水平上等课程中所发展的力学分析和建模以及求解水平上升到工科本科生培养达到升到工科本科生培养达到“力学境界力学境界”的最高程度。的最高程度。弹性力学及有限单元法的定位一、课程定位 它是一门理论5二、课程建设二、课程建设n什么是精品课程？什么是精品课程？据教育部相关文件，国家精品课程具有：据教育部相关文件，国家精品课程具有：一流教师队伍一流教师队伍 一流教学内容一流教学内容 一流教学方法一流教学方法 一流教材一流教材 一流教学管理等特点的示范性课程。一流教学管理等特点的示范性课程。n精品课程的特点：精品课程的特点：先进性、互动性、整体性、开放性和示范性。先进性、互动性、整体性、开放性和示范性。二、课程建设什么是精品课程？据教育部相关文件，国家精品课程具6二、课程建设二、课程建设n精品课程的理解精品课程的理解 1精品课程定位：高水平的、前沿的、特精品课程定位：高水平的、前沿的、特色化课程体系。色化课程体系。2精品课程建设是一个统一的整体。精品课程建设是一个统一的整体。3精品课程是分层次、多样化的。精品课程是分层次、多样化的。二、课程建设精品课程的理解7二、课程建设二、课程建设n 立体化教材建设立体化教材建设n 教学内容的改革教学内容的改革二、课程建设 立体化教材建设8二、课程建设二、课程建设n 立体化教材建设立体化教材建设1.1.主教材主教材2.2.辅助教材辅助教材3.3.加深或参考教材加深或参考教材4.4.网络教学环境网络教学环境二、课程建设 立体化教材建设1.主教材9二、课程建设二、课程建设n 立体化教材建设立体化教材建设n主教材主教材 弹性力学简明教程（第三版），为弹性力学简明教程（第三版），为”十五十五”国家级规划教材，高等教育出版社，国家级规划教材，高等教育出版社，2002.82002.8；并；并被评为被评为20052005年度的江苏省高校精品教材。第三版年度的江苏省高校精品教材。第三版在在2002-20062002-2006年度已发行年度已发行12.312.3万余册；一、二、万余册；一、二、三版三版(1979,1983,2002)(1979,1983,2002)的累计印数为的累计印数为5050万余册。万余册。二、课程建设 立体化教材建设主教材10二、课程建设二、课程建设n 立体化教材建设立体化教材建设n辅助教材辅助教材 学习指导：学习指导：弹性力学简明教程学习指导，高等教育弹性力学简明教程学习指导，高等教育出版社，出版社，20042004年年1 1月；供学生深入理解、提高分析问题和月；供学生深入理解、提高分析问题和解决问题的能力。解决问题的能力。电子教案：电子教案：弹性力学简明教程电子教案，高等教育弹性力学简明教程电子教案，高等教育出版社，出版社，20072007年年1212月；供教师上课时使用的示范教案，月；供教师上课时使用的示范教案，并可修改后形成自己的教案。并可修改后形成自己的教案。程序汇编：程序汇编：有限单元法教学实习程序汇编，高等教有限单元法教学实习程序汇编，高等教育出版社，育出版社，20072007年年1212月；供学生上机实习时使用。月；供学生上机实习时使用。二、课程建设 立体化教材建设辅助教材11二、课程建设二、课程建设n 立体化教材建设立体化教材建设n加深或参考教材加深或参考教材（1）弹性力学（徐芝纶，第四版）（高等教育出版社，）弹性力学（徐芝纶，第四版）（高等教育出版社，2006.12）（2）Applied Elasticity（徐芝纶）（徐芝纶）（Higher Education Press,Wiley Eastern Limited,1992）（3）弹性力学简明教程（第三版，英文版），供双语教学使用）弹性力学简明教程（第三版，英文版），供双语教学使用（4）弹性力学（吴家龙）（高等教育出版社，）弹性力学（吴家龙）（高等教育出版社，2001.6）（5）弹性力学（杨桂通）（高等教育出版社，）弹性力学（杨桂通）（高等教育出版社，1998.6）（6）弹性力学教程（王敏中等）（北京大学出版社）弹性力学教程（王敏中等）（北京大学出版社,2002）（7）弹性理论基础（陆明万等）（清华大学出版社，）弹性理论基础（陆明万等）（清华大学出版社，1990）二、课程建设 立体化教材建设加深或参考教材12二、课程建设二、课程建设n 立体化教材建设立体化教材建设n网络教学环境网络教学环境 网上资源：网上资源：课程指导、力学漫谈、课后作业、典型例题课程指导、力学漫谈、课后作业、典型例题和习题分析等。和习题分析等。网络课程：网络课程：弹性力学简明教程网络课程，供远程教弹性力学简明教程网络课程，供远程教学和学生自学使用，已送高等教育出版社出版。学和学生自学使用，已送高等教育出版社出版。二、课程建设 立体化教材建设网络教学环境13二、课程建设二、课程建设n教学内容的改革教学内容的改革 1.1.弹性力学及有限元法课程包含弹性力学和有限弹性力学及有限元法课程包含弹性力学和有限元法两部分内容，对教学内容进行了精选优化，在保证力元法两部分内容，对教学内容进行了精选优化，在保证力学知识结构完整性的前提下，强化工程应用和实践，引进学知识结构完整性的前提下，强化工程应用和实践，引进现代力学知识，充分体现基础性、先进性和前沿性。现代力学知识，充分体现基础性、先进性和前沿性。二、课程建设教学内容的改革 1.弹性力学及有限14二、课程建设二、课程建设n教学内容的改革教学内容的改革 2.2.将力学分析的平衡律、协调律和本构律这个最基将力学分析的平衡律、协调律和本构律这个最基本、最重要的理论工具进行了强化和贯通，始终贯穿于不本、最重要的理论工具进行了强化和贯通，始终贯穿于不同材料、不同类型问题的分析求解过程中，突出了弹性力同材料、不同类型问题的分析求解过程中，突出了弹性力学的基本理论。学的基本理论。二、课程建设教学内容的改革 2.将力学分析的平15二、课程建设二、课程建设n教学内容的改革教学内容的改革 3.3.有限元法中在注重基本理论的同时，安排学生课外有限元法中在注重基本理论的同时，安排学生课外上机实习，并提供相关程序，培养学生利用有限元法解决上机实习，并提供相关程序，培养学生利用有限元法解决工程实际问题的能力。工程实际问题的能力。二、课程建设教学内容的改革 3.有限元法中在注16三、课程教学三、课程教学n教学设计教学设计 1.1.课程内容根据各专业人才的培养需求设计；课程内容根据各专业人才的培养需求设计；2.2.实施课堂教学时，任课教师还要根据专业特点，采取相应的教学实施课堂教学时，任课教师还要根据专业特点，采取相应的教学方法（教学内容与专业课怎样联系结合，课堂例题如何挑选等）方法（教学内容与专业课怎样联系结合，课堂例题如何挑选等）；3.3.选用合适的教材、推荐适宜的教学参考书、选择适合该专业的创选用合适的教材、推荐适宜的教学参考书、选择适合该专业的创新实践课题等；新实践课题等；4.4.在教学过程中，灵活使用各种教学方法和充分利用多媒体教育技在教学过程中，灵活使用各种教学方法和充分利用多媒体教育技术，使用各位老师自己研制的课件。术，使用各位老师自己研制的课件。三、课程教学教学设计 1.课程内容根据各专业人才的培养需17三、课程教学三、课程教学n教学方法与手段教学方法与手段 1.1.以课堂教学作为传授知识的主要手段，并辅以电子教案（电以课堂教学作为传授知识的主要手段，并辅以电子教案（电子版书子版书+教师讲课）方式进行教学；教师讲课）方式进行教学；2.2.针对不同专业，对教学内容进行整合，将课程内容模块化，针对不同专业，对教学内容进行整合，将课程内容模块化，以适应不同专业学生学习的需要；以适应不同专业学生学习的需要；3.3.合理运用黑板、粉笔、电子教案等多种媒体，取长补短、优化合理运用黑板、粉笔、电子教案等多种媒体，取长补短、优化组合，重视批改作业和课外答疑等辅助环节；组合，重视批改作业和课外答疑等辅助环节；4.4.设置例题讲解和习题作业，并安排有限单元法上机实习环节。设置例题讲解和习题作业，并安排有限单元法上机实习环节。三、课程教学教学方法与手段 1.以课堂教学作为传授知18三、课程教学三、课程教学n加强与工程实践的结合加强与工程实践的结合 1.1.本课程理论性和实用性较强，作为工科学生一门重要的专业基本课程理论性和实用性较强，作为工科学生一门重要的专业基础课，在教学工程中，特别注意与工程实践的联系础课，在教学工程中，特别注意与工程实践的联系;2.2.结合教师的科研工作，提出一些新问题，引导学生参与研讨，结合教师的科研工作，提出一些新问题，引导学生参与研讨，激发学生的学习兴趣和学习潜能。激发学生的学习兴趣和学习潜能。例如，在力学模型的建立方面，注意培养学生如何从实际复杂的工程例如，在力学模型的建立方面，注意培养学生如何从实际复杂的工程问题中抓住矛盾的主要方面提炼出合适的力学模型；在问题的求解方面，问题中抓住矛盾的主要方面提炼出合适的力学模型；在问题的求解方面，量化计算固然重要，还注重引导学生应用所学知识进行定性和概念分析。量化计算固然重要，还注重引导学生应用所学知识进行定性和概念分析。三、课程教学加强与工程实践的结合 1.本课程理论性和实19三、课程教学三、课程教学n若干知识点教学若干知识点教学 1.1.基本概念基本概念 讲清物理量的讲清物理量的定义、表示、量纲、符号定义、表示、量纲、符号规定。规定。2.2.基本假定基本假定 讲清为什么在弹性力学中要提出一些讲清为什么在弹性力学中要提出一些基本假定以及基本假定在建立弹基本假定以及基本假定在建立弹性力学基本方程中作用，性力学基本方程中作用，培养学生建立力学计算模型的能力。培养学生建立力学计算模型的能力。三、课程教学若干知识点教学 1.基本概念20三、课程教学三、课程教学n若干知识点教学若干知识点教学 3.3.两种平面问题两种平面问题 突出如何从突出如何从结构形式、受力方式、约束情况结构形式、受力方式、约束情况三方面阐述两种平面问三方面阐述两种平面问题的简化。题的简化。4.4.圣维南原理及其应用圣维南原理及其应用 圣维南原理强调圣维南原理强调小边界和静力等效小边界和静力等效；注重理论的提升和推广应用能；注重理论的提升和推广应用能力的培养，提高分析和实际应用能力。力的培养，提高分析和实际应用能力。三、课程教学若干知识点教学 3.两种平面问题21三、课程教学三、课程教学n若干知识点教学若干知识点教学 5.5.平衡条件平衡条件 比较理论力学、比较理论力学、材料力学和弹性力材料力学和弹性力学中平衡要求。学中平衡要求。三、课程教学若干知识点教学 5.平衡条件22 7.7.应力有限值条件应力有限值条件 无应力集中现象时，无应力集中现象时，或或 处的应力的有限值条件。处的应力的有限值条件。6.6.位移单值条件位移单值条件 按应力求解时，对于多连体按应力求解时，对于多连体 须要校核位移的单值条件。须要校核位移的单值条件。三、课程教学三、课程教学n若干知识点教学若干知识点教学 7.应力有限值条件 6.位移单值条件三、课程教学若23四、课程考核四、课程考核n开卷考试开卷考试n做法之一：做法之一：全开卷考试，可带教材、笔记本和作业本。既考全开卷考试，可带教材、笔记本和作业本。既考核学生对弹性力学基本概念、基本方程和基本解法的总结和核学生对弹性力学基本概念、基本方程和基本解法的总结和理解，又考核了学生利用弹性力学方法解题的能力，还可根理解，又考核了学生利用弹性力学方法解题的能力，还可根据学生的特长，鼓励个性化发展，培养创新能力。据学生的特长，鼓励个性化发展，培养创新能力。n做法之二：做法之二：半开卷考试，仅带教材。这种考试方式可减轻学半开卷考试，仅带教材。这种考试方式可减轻学生在考前对弹性力学公式的死记硬背，学会灵活运用弹性力生在考前对弹性力学公式的死记硬背，学会灵活运用弹性力学的解题思路和方法，有利于学生自主学习。学的解题思路和方法，有利于学生自主学习。四、课程考核开卷考试做法之一：全开卷考试，可带教材、笔记本和24四、课程考核四、课程考核n非常规闭卷考试非常规闭卷考试n做法之一：做法之一：将考试分作资格考试和水平考试两种，先进行资将考试分作资格考试和水平考试两种，先进行资格考试，只有资格考试通过了才允许参加水平考试。资格考格考试，只有资格考试通过了才允许参加水平考试。资格考试考学生必须掌握的知识，多为平时的作业题，水平考试是试考学生必须掌握的知识，多为平时的作业题，水平考试是为了拉开层次，考学生灵活运用知识解决问题的能力，题目为了拉开层次，考学生灵活运用知识解决问题的能力，题目相对较活、较难。相对较活、较难。n做法之二：做法之二：闭卷考试，可带一张闭卷考试，可带一张A4A4纸由学生考前自主总结。纸由学生考前自主总结。这种考试方式强调学生在考前课程的总结和理解，加深对弹这种考试方式强调学生在考前课程的总结和理解，加深对弹性力学的基本概念、基本方程和基本解法的理解和掌握。性力学的基本概念、基本方程和基本解法的理解和掌握。四、课程考核非常规闭卷考试做法之一：将考试分作资格考试和水平25四、课程考核四、课程考核n有条件免考试有条件免考试n做法之一：做法之一：对平时学习考核（包括课堂教学、作业等）优秀对平时学习考核（包括课堂教学、作业等）优秀的学生，考试前安排课程小论文公开答辩，根据小论文的质的学生，考试前安排课程小论文公开答辩，根据小论文的质量、答辩情况评定成绩。小论文成绩可作为期终考试成绩。量、答辩情况评定成绩。小论文成绩可作为期终考试成绩。如学生对小论文的成绩不满意，仍可参加期终考试。如学生对小论文的成绩不满意，仍可参加期终考试。n做法之二：做法之二：对平时学习考核（包括课堂教学、作业等）优秀对平时学习考核（包括课堂教学、作业等）优秀的学生，考试前安排面试，强调对弹性力学基本理论（基本的学生，考试前安排面试，强调对弹性力学基本理论（基本概念、基本方程和基本解法）的掌握程度和定性分析弹性力概念、基本方程和基本解法）的掌握程度和定性分析弹性力学问题的能力，由课程面试小组评定成绩。如学生面试成绩学问题的能力，由课程面试小组评定成绩。如学生面试成绩不满意，仍可参加期终考试。不满意，仍可参加期终考试。四、课程考核有条件免考试做法之一：对平时学习考核（包括课堂教26四、课程考核四、课程考核n多次考试、全面记分多次考试、全面记分n一是增加考试次数。一是增加考试次数。即教一部分就考一部分，促使学生即教一部分就考一部分，促使学生及时复习，但要保持课程的系统性。及时复习，但要保持课程的系统性。n二是全面衡量学生的成绩。二是全面衡量学生的成绩。对各次考试、大小作业均要对各次考试、大小作业均要进行记分。进行记分。n三是课程总成绩评定。三是课程总成绩评定。根据若干考试、作业成绩综合加根据若干考试、作业成绩综合加权评定。权评定。四、课程考核多次考试、全面记分一是增加考试次数。即教一部分就27五、若干思考五、若干思考n力学系列课程力学系列课程 每门课程各自为政，淡化了知识结构的完整性，导致了知识割每门课程各自为政，淡化了知识结构的完整性，导致了知识割裂和课程之间不必要的重复以及同一原理叙述的不协调；裂和课程之间不必要的重复以及同一原理叙述的不协调；各门力学课程过分追求自身的完整和独立，以致内容过多、过各门力学课程过分追求自身的完整和独立，以致内容过多、过细甚至陈旧，起点低、耗时多；细甚至陈旧，起点低、耗时多；工程概念和实践性环节不强；工程概念和实践性环节不强；反映现代知识少，缺乏时代气息。教学为学分制，课程要求为反映现代知识少，缺乏时代气息。教学为学分制，课程要求为模块化，加强课程的综合性和应用性，广泛使用计算机、现代数学工模块化，加强课程的综合性和应用性，广泛使用计算机、现代数学工具和多媒体。具和多媒体。五、若干思考力学系列课程 每门课程各自为政，淡28五、若干思考五、若干思考n力学课程的设置和学时力学课程的设置和学时 理论力学、材料力学和结构力学在工科大多专业教学理论力学、材料力学和结构力学在工科大多专业教学计划中列为必修课，并安排了相对充足的学时；而弹性力计划中列为必修课，并安排了相对充足的学时；而弹性力学在某些专业要么未设置，已设置的其学时安排也很少。学在某些专业要么未设置，已设置的其学时安排也很少。据统计：据统计：理论力学：理论力学：64-8064-80学时；材料力学：学时；材料力学：64-9664-96学时；学时；结构力学：结构力学：60-8060-80学时；弹性力学：学时；弹性力学：30-4530-45学时。学时。建议提要弹性力学及有限单元法的学时，并设置为必建议提要弹性力学及有限单元法的学时，并设置为必修课。修课。五、若干思考力学课程的设置和学时 理论力学、材料力学和29请批评与指正请批评与指正!弹性力学及有限单元法ppt课件30