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CAE分析技术与工程应用教学大纲课程编号：004204 课程性质：素质教育课（限60人）先修课程：有限元基础与应用 学分：1.5 总学时数：24 理论：6 上机：18 课外：48开课学期：第六学期 适合层次：本科 适合专业：车辆工程；热能动力；机械设计制造及其自动化，材料工程等一、课程的目的与任务有限元分析技术使得传统的设计分析成为历史，实现真正意义上的优化设计，工程设计的理念、思想和方法正在发生着深刻的变革。CAE技术中应用广泛的ANSYS是世界上最大的有限元分析软件之一，在工程领域中广泛应用。本课程是为机械类本科生开设的一门专业选修课，主要通过理论教学和上机实验，通过本课程的学习，使学生能够更深层次的掌握有限元法的基本原理和方法，能够正确使用ANSYS产品并经过大量实践，不断提高和积累经验，最终达到灵活运用的程度，并能够利用CAE技术对简单汽车零部件进行有限元分析。为学习相关后续课程乃至从事CAE工作打下良好的基础。二、教学基本内容、教学和实验要求（一）教学基本内容1、ANSYS基本分析过程技术1.1 实体建模1.2 网格划分1.3 加载与求解1.4 后处理2、ANSYS软件进阶技术2.1 选择、表面效应单元2.2 耦合、约束方程、刚性区2.3 梁单元2.4 模态分析3、汽车典型零部件简化模型的有限元分析3.1 连杆的有限元分析3.2 钢板弹簧的有限元分析3.3 车架纵梁的有限元分析3.4 转向节臂的有限元分析3.5 制动鼓的有限元分析4、两个自选题目的选题及方案探讨4.1基于具有理论解的自选题目4.2 基于工程实际的自选题目（二）教学和实验要求重点为掌握的内容。1）掌握工作平面、坐标系相关概念。掌握建模的基本方法。熟练的掌握并运用布尔运算编辑图元。了解ANSYS的CAD接口功能。难点：如何选择恰当的方法对复杂实体进行建模。2）熟练掌握针对不同力学问题应选择的单元类型。掌握单元关键字设置和实常数的输入。掌握自由网格划分的方法。了解映射网格和扫掠网格的方法。难点：单元自由度；网格的布局；过渡单元。3）掌握各种载荷的施加方法。了解不同分析类型的力学意义。了解求解器的选择。难点：重力的施加；节点坐标系；对称约束；检查模型。4）掌握通用后处理器的处理方法，包括变形图、应力图、列表、动画、误差分析等等。了解路径显示结果。难点：评价结果；结果坐标系；能量误差。5）掌握各种类型的选择功能的应用。掌握表面效应单元的应用方法。了解表面效应单元的理论。掌握单元表应用的步骤。难点：何时应用表面效应单元；正确使用单元帮助建立单元表。6）掌握耦合和刚性区的意义和用法。了解约束方程。掌握BEAM188单元。掌握模态分析的步骤和意义。掌握模态分析注意事项。了解模态分析的求解方法。难点：刚性区；BEAM188前后处理及单元特性；模态分析的工程意义。7）学生以小组形式完成两个汽车典型零部件简化模型的有限元分析，并通过文献阅读写出一份分析计算说明书。要求学生比较全面的掌握ANSYS进阶建模技术。掌握如何利用力学理论对实际问题进行结果评判。初步掌握汽车零部件从几何、受力、材料、约束等方面如何抽取力学模型。初步掌握文献阅读和撰写报告的能力。了解结构设计相关内容。难点：力学模型建立；方案分析；结果评价；边界条件评判8）学生以小组形式完成两个自选题目的有限元分析，并写出两份分析计算说明书。掌握与自选题目相关的力学知识，并能计算理论解。掌握利用理论解指导有限元模型的修改和纠错。掌握简单工程问题的强度、刚度、模态的分析。三、学时分配序号课 程 内 容学时分配讲课上机课外小计 1CAE基本分析过程技术25613 2ANSYS软件进阶技术27615 3汽车典型零部件简化模型的有限元分析161522 4两个自选题目的选题及方案探讨12122 合 计6184824+48实验项目的设置及学时分配上机学时16学时应开实验项目个数9序号实验项目名称实验要求学时分配实验类型备注1实体建模必做2学时验证型2网格划分必做1学时验证型3加载求解必做1学时验证型4后处理必做1学时综合型5选择、表面效应单元必做2学时综合型6耦合、约束方程、刚性区必做2学时综合型7梁单元必做1学时综合型8模态分析必做2学时综合型9汽车典型零部件简化模型的有限元分析必做6学时设计型五选一五、课程有关说明1. 本课程信息量很大，要求学生课内外学习相结合，积极拓展课堂学习内容，提高综合素质。组织和指导该班学生参加大学生科研立项、大学生创新性实验立项、全国三维数字化创新设计大赛以及节能车和F1赛车有关结构分析和设计等活动。2. 考核方式：平时成绩（10%）；汽车典型零部件简化模型有限元分析计算说明书（20%）；基于具有理论解的有限元分析计算说明书（20%）；基于工程实际的有限元分析计算说明书（20%）；自选题目答辩（30%）六、建议参考书目1. 马迅.有限元法基础与应用. 湖北汽车工业学院校内讲义.2005.82. 马迅. ANSYS上机指南. 湖北汽车工业学院校内讲义.2007.83. ANSYS9.0经典产品基础教程与实详解，博弈创作室编著，中国水利水电出版社4. ANSYS入门手册5. ANSYS进阶教程6. 汽车设计，机械工业出版社7. 汽车构造，人民交通出版社8. 汽车有限元法，谭继锦主编，人民交通出版社9. ANSYS实例分析教程，机械工业出版社10. ANSYS机械工程应用实例；周宁主编、冼进主审；中国水利水电出版社。11. 使用ANSYS6.0进行有限元分析，谭建国编著，北京大学出版社12. ANSYS工程结构实用案例分析，李卫民等编著，化学工业出版社13. ANSYS机械工程应用25例，高耀东、郭喜平主编，电子工业出版社制订人：尹长城 2011年2月16日审核人：马 迅 2011年2月26日