1、1有限元方法实训教学大纲课程英文名称：Finite Element Analysis课程编号：008A3660 学时：12+12（学时） 学分：1.5一、课程教学对象有限元方法课程在培养机械类、机电类、近机类工程技术人才的全局中，具有增强学生现代设计理论与分析方法的应用基础，提高学生对机械技术工作的适应性。本课程教学对象为五邑大学机电工程系机械工程及其自动化专业本科学生。二、课程性质、目的和任务有限元方法是一种现代设计方法。有限元方法应用于机械设计中，可以提高产品质量、降低产品成本，是一种具有重要经济意义和巨大潜力的先进技术。该课程为机械工程及其自动化专业本科学生的任选课。本课程一般为机械类或
2、相关专业的高年级学生的选修课，其目的是培养学生学会在机械设计中应用有限元新技术，掌握有限元方法的基本概念和基本理论，掌握有限元分析的基本处理方法，熟悉常用有限元分析软件在实际工程中的应用。三、对先修课的要求学生在学习本课之前，应先修课程：高等数学、线性代数、计算机文化基础、工程力学。四、课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（总学时数:24）有限元方法课程共计 24 学时，其中课堂理论 12 学时，课内上机实训 12 学时。实训一、 活塞头的分析模型 (1 学时)这是一个利用 MSC.PATRAN 的基本工具和功能的练习。 活塞的原始设计将被导入，通过分析来检验设计是否能承受预期的载荷。实训二
3、、 悬臂板的分析模型 (1 学时)本练习是对一个在自由端施加集中载荷的悬臂板的变形的数值模拟。此练习涉及到的内容有：面的创建；对于四边形板单元的网格划分；创建载荷和约束；确定铝的材料属性以及壳单元的属性；运行线性静态数值模拟；查看结果。实训三、 用线建立框架模型 (4 学时)本练习创建的框架结构的梁单元模型，用于支撑发动机。首先是建立代表框架和橡胶框架支撑的几何曲线。然后，用两节点梁单元对曲线进行网格划分。模型由三部分组成。第一部分是施加在框架上的，由发动机重量引起的固定载荷；第二部分是运行载荷的最大幅值；第三部分是框架的自身重力。模型在橡胶支撑的底部被约束。框架材料是铝。线性静态分析查看框架
4、的变形和应力分布。实训四、中性面抽取的实例 (4 学时)2本练习以一个连接盒为例，不用实体单元对 Parasolid 实体进行网格划分，而是通过在整个实体上创建一个中性面，然后对中性面用 2D 四边形单元划分网格。本练习涉及的内容从 2D 网格划分，到整个分析模型的创建以及执行分析和观看结果。实训五、 PARASOLID 体的练习 (2 学时)创建一个拉伸装置的 parasolid 体模型，用 MSC.Patran 中的 parasolid 工具来完成，如布尔运算。用 10 节点四面体单元划分网格，施加必要的载荷和约束，创建材料属性和单元属性。用 MSC.Nastran 对有限元模型进行分析，
5、在 Patran中显示变形图和应力云图。实训六、划分体网格的各种方法 (4 学时)读入一个 parasolid 格式的体，用 IsoMesh 方法和 TetMesh方法来划分网格。要创建用IsoMesh 划分的体，需要把原来的几何体分割成许多六面的简单体（蓝色） ，要做到这一点常常需要完成以下工作：1）创建分割平面；2）多次分割体；3）将白色体修改成蓝色体；4）镜像。要创建用 TetMesh划分的体，需要把原来的体分割两次，这样做只是为了创建一个体的面，用来施加压力载荷。原来的体要划分网格如下：创建 4 种体，分别用 hex8，hex20，tet4 和 tet10 四种拓扑单元划分网格。用 N
6、astran 分析这四个模型，最后查看结果，简单比较四个模型的结果。实训七、受集中载荷作用的铰接桁架 (2 学时)主要训练内容包括：1. 创建桁架结构的有限元模型。创建有限元网格。(GRID and CROD)2. 定义材料属性. (MAT1)3. 定义单元属性并应用到模型中(PROD)4. 对模型施加载荷和边界条件5. 将模型提交MSC.Nastran 进行分析6. 用MSC.Patran显示后处理结果实训八、受压力载荷作用的加筋板 (2 学时)主要训练内容包括：1用CQUAD4单元创建板的有限元模型。加强筋用梁单元2. 定义材料属性(MAT1)3. 定义单元属性并用梁单元库定义截面属性。对模型施加载荷和边界条件4. 将模型提交MSC.Nastran 进行分析5. 用MSC.Patran显示后处理结果五、教材及参考书1 MSC公司. MSC_TRANIN_ PATRAN _pat301 中文培训教程 20042 MSC公司. MSC.Nastran Dynamic Analysis 中文培训教程 2004六、考核方式上机考试和平时成绩综合评定。平时占 20，考试占 80。3执笔人：杨铁牛 编写日期： 2007.7.20
