大纲编号：S081400X007 有限元方法 Finite Element Methods 课程编号：S081400XJ007 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预悠课程：计算机Fortran语言、材料力学、弹性力学 教学目的和要求： 本课程为声学 、士木工程及其相关专业研究生的学科基础课。随着计算机的发展，有 限元法成为解连续域边值及初值问题的强有力数值方法。本课程提供研究生所需有限元方 法的基本知识及初始上机技能。 内容提要： 第一章引言 有限元方法及其发展，有限元法特点，杆件结构有限元，单元计算，单刚组合成总 刚，方程组求解： 第二章弹性力学平面问思 平面应力与平面应变，有限元求解步骤，三角形元、形函数与面积坐标、单元刚度 连，等效结占力、整体分析，广义华标有限元一般格式，有限元解的性质及收敛准 第三章弹性力学空间问恩 四面体常应变元，六面体砖块元，子结构法，内部自由度凝聚，其它空间元简介。 第四章轴对称问题 三角形环单元，单元刚度阵，等效结点力，精确单刚的计算。 第五章La e及Hemite插值 ,有限元的形函数 有限元的形函数，Lagrange插值，一维有限元，二维有限元，三维有限元形函数， Hermite插值。 第六章等参有限元 平面等参元，空间等参元，轴对称等参元，等参变换条件及退化元，等参元收敛条 件，数值积分，等参元的应用问题，Wilson非协调元及其收敛问题。 *第七章结构动力响 动力学方程，质量阵，阻尼阵，实际积分法，振型叠加法。 注：幸建议讲课教师视学生情况增减讲授内容。 主要参考书： 1谢胎权、何福保，《弹性和塑性力学中的有限单元法》，机械工业出版社，1981 2王助成、邵敏 《有限单元法基本原理与数值方法》，清华大学出版社 1997 3.Klaus-Jhurgen Bathe,Finite Element Procedures in Engineering Analysis,Prentice-Hall, Inc.,Englewood Cliffs,New Jersey,1982. 撰写人：田宗漱（中国科学院研究生院） 写日期：2001年09月
大纲编号：S081400XJ007 有限元方法 Finite Element Methods 课程编号：S081400XJ007 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程: 计算机 Fortran 语言、材料力学、弹性力学 教学目的和要求: 本课程为声学、土木工程及其相关专业研究生的学科基础课。随着计算机的发展，有 限元法成为解连续域边值及初值问题的强有力数值方法。本课程提供研究生所需有限元方 法的基本知识及初始上机技能。 内容提要: 第一章 引言 有限元方法及其发展，有限元法特点，杆件结构有限元，单元计算，单刚组合成总 刚，方程组求解。 第二章 弹性力学平面问题 平面应力与平面应变，有限元求解步骤，三角形元、形函数与面积坐标、单元刚度 阵，等效结点力、整体分析，广义坐标有限元一般格式，有限元解的性质及收敛准 则。 第三章 弹性力学空间问题 四面体常应变元，六面体砖块元，子结构法，内部自由度凝聚，其它空间元简介。 第四章 轴对称问题 三角形环单元，单元刚度阵，等效结点力，精确单刚的计算。 第五章 Lagrange 及 Hermite 插值法，有限元的形函数 有限元的形函数，Lagrange 插值，一维有限元，二维有限元，三维有限元形函数， Hermite 插值。 第六章 等参有限元 平面等参元，空间等参元，轴对称等参元，等参变换条件及退化元，等参元收敛条 件，数值积分，等参元的应用问题，Wilson 非协调元及其收敛问题。 *第七章 结构动力响应 动力学方程，质量阵，阻尼阵，实际积分法，振型叠加法。 注： * 建议讲课教师视学生情况增减讲授内容。 主要参考书： 1. 谢贻权、何福保，《弹性和塑性力学中的有限单元法》，机械工业出版社，1981。 2. 王勖成、邵敏，《有限单元法基本原理与数值方法》，清华大学出版社，1997。 3. Klaus-Jhurgen Bathe, Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey,1982. 撰写人：田宗漱(中国科学院研究生院) 撰写日期：2001 年 09 月
大纲编号：S081400XJ008 弹塑性力学 Elastoplastic Mechanics 课程编号：S081400XJ008课程属性：学科基础课 学时/学分：402 预修课程：张量分析、连续介质力学 教学目的和要求： 本课程为固体力学专业顾士研究生的学科基础课。本课程主要内容包括张量和场论基 础、弹性力学基本理论、塑性力学基本理论、材料大变形问题的基本描述、应变梯度塑性 理论及其应用。 通过本课程的学习，希望学生能掌握弹塑性力学基本概念、基本原理和基本解法，并 对当今变形固体力学的最新进展有所了解，为今后从事相关研究工作打下坚实基础 弹塑性理论的的基本假定、基本方法和任务。 第二章张量和场论基础 张量概念，张量代数和演算，场论基础。 第三章弹性力学空间问题 应力与应变张量的概念、主值、主方向，平衡微分方程，变形几何方程和协调方程 第四章轴对称问题 弹性理论的基本方程和边界条件，弹性理论的基本定理与变分原理、基本解法。 第五章Lagrange及Hermite插值法，有限元的形函数 塑性屈服条件，加载条件、加载和卸载准则，有关材料性质的几个假设，塑性流动理论 塑性全量理论 第六章等参有限元 弹塑性力学边值问题的提法，染的弹塑性弯曲，杆件的弹塑性扭转，薄壁圆管拉伸和 扭转组合变形。 第七意结构动力响成 基本方程，滑移线及其性质，速度场与边界条件，基本边值问避及解法，应用简例 第八章塑性极值原理与能量方法 虚功原理，弹塑性变分原理，极限分析中的上、下限定理，应用实例。 第九章材料大变形的基本描述 物体运动和变形的物质与空间描述，应变张量和应变率张量，应力张量和应力率，应 力与应变间的共轭关系 第十章应变梯度塑性理论 尺寸依赖现象，应变梯度塑性理论进展，应用实例。 主要参考书： 1.陆明万等，《弹性理论基础》，清华大学出版社，北京，1994。 2.李国琛，《塑性大应变微结构力学》，科学出版社，北京，1998。 3.王仁等，《塑性力学基础，科学出版社，北京，1982 撰写人： 粪写日期：
大纲编号：S081400XJ008 弹塑性力学 Elastoplastic Mechanics 课程编号：S081400XJ008 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程: 张量分析、连续介质力学 教学目的和要求: 本课程为固体力学专业硕士研究生的学科基础课。本课程主要内容包括张量和场论基 础、弹性力学基本理论、塑性力学基本理论、材料大变形问题的基本描述、应变梯度塑性 理论及其应用。 通过本课程的学习，希望学生能掌握弹塑性力学基本概念、基本原理和基本解法，并 对当今变形固体力学的最新进展有所了解，为今后从事相关研究工作打下坚实基础 内容提要: 第一章 绪论 弹塑性理论的的基本假定、基本方法和任务。 第二章张量和场论基础 张量概念，张量代数和演算，场论基础。 第三章 弹性力学空间问题 应力与应变张量的概念、主值、主方向，平衡微分方程，变形几何方程和协调方程。 第四章 轴对称问题 弹性理论的基本方程和边界条件，弹性理论的基本定理与变分原理、基本解法。 第五章 Lagrange 及 Hermite 插值法，有限元的形函数 塑性屈服条件，加载条件、加载和卸载准则，有关材料性质的几个假设，塑性流动理论， 塑性全量理论。 第六章 等参有限元 弹塑性力学边值问题的提法，梁的弹塑性弯曲，杆件的弹塑性扭转，薄壁圆管拉伸和 扭转组合变形。 第七章 结构动力响应 基本方程，滑移线及其性质，速度场与边界条件，基本边值问题及解法，应用简例。 第八章 塑性极值原理与能量方法 虚功原理，弹塑性变分原理，极限分析中的上、下限定理，应用实例。 第九章 材料大变形的基本描述 物体运动和变形的物质与空间描述，应变张量和应变率张量，应力张量和应力率， 应 力与应变间的共轭关系。 第十章 应变梯度塑性理论 尺寸依赖现象，应变梯度塑性理论进展，应用实例。 主要参考书： 1. 陆明万等，《弹性理论基础》，清华大学出版社，北京，1994。 2. 李国琛，《塑性大应变微结构力学》，科学出版社，北京, 1998。 3. 王仁等，《塑性力学基础》，科学出版社，北京，1982。 撰写人： 撰写日期：
大纲编号：S081400X009 材料力学 Mechanics of Materials 课程编号：S081400XJ009 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修悠课程：张量分析、连续介质力学 教学目的和要求： 本课程为是培养学生在机械设计中有关力学方面设计计算能力的技术基础课，本课程 主要研究工程结构中构件的承载能力问题。通过材料力学的学习，能够对构件的强度、刚 度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分 析能力和初步的实践能力。 内容提要： 第一章：绪论 材料力学的任务和研究对象：变形周体的基本假设：内力、截面法：应力的概念：线应 变和剪应变：杆件变形的基本形式。 第二章：轴向拉伸和压缩 轴向拉伸和压缩的基本概念和实例：截面法、轴力和轴力图：直杆横截面和斜截面上的 应力，最大剪切应力：低碳钢和铸铁的拉伸试验及拉伸时材料的力学性质：低碳钢和铸铁的 压缩试验及压缩时材料的力学性质：许用应力，强度条件：圣维南原理：轴向拉伸和压缩时 的变形：应变能、比能：应力集中的概念：简单拉压静不定问题 第三章：扭转和剪切 扭转的概念和实例：扭矩和扭矩图：薄壁圆筒扭转时的应力和变形：纯剪切、剪切虎克 定律、剪应力互等定理：圆轴扭转时的应力和变形：强度和刚度条件：扭转时的弹性应变能： 密圈弹簧的应力和变形：非圆截面扭转的概念：剪切的概念、实例，剪切、挤压的实用计算。 静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径平行移轴公式、转轴公式：主形心轴和主形心惯性 第四章：弯曲内力 平面弯曲的概念和实例：梁的计算简图、剪力、弯矩及其方程：剪力图和弯矩图：弯矩、 剪力和分布载荷集度的关系及其应用。 第五章：弯曲强度 纯弯曲时的正应力公式：弯曲正应力的强度计算：矩形截面梁和工字形裁面梁的剪应力： 弯曲剪应力的强度计算：提高弯曲强度的措施：弯曲中心的概念。 第六章：弯曲变形 梁的挠曲线及其近似微分方程：用积分法求梁的挠度和转角：根据叠加法求梁的挠度和 转角：梁的刚度校核：提高弯曲刚度的措能：梁弯曲时的变形能。 第七章：应力、应变分析，强度理论 应力状态、主应力和主平面的概念：平面应力状态下的应力分析一解析法和图解法： 向应力状态基本概念：平面应力状态下的应变分析：广义虎克定律：强度理论的概念：材料 破坏形式：四种常用强度理论、莫尔强度理论。 第八章：组合变形下的强度计算 组合变形的概念和实例：斜弯曲时的应力和强度计算：拉伸（压缩）与弯曲组合时的应力
大纲编号：S081400XJ009 材料力学 Mechanics of Materials 课程编号：S081400XJ009 课程属性：学科基础课 学时/学分：40/2 预修课程: 张量分析、连续介质力学 教学目的和要求: 本课程为是培养学生在机械设计中有关力学方面设计计算能力的技术基础课，本课程 主要研究工程结构中构件的承载能力问题。通过材料力学的学习，能够对构件的强度、刚 度和稳定性问题具有明确的基本概念，必要的基础知识，比较熟练的计算能力，一定的分 析能力和初步的实践能力。 内容提要: 第一章：绪论 材料力学的任务和研究对象；变形固体的基本假设；内力、截面法；应力的概念；线应 变和剪应变；杆件变形的基本形式。 第二章：轴向拉伸和压缩 轴向拉伸和压缩的基本概念和实例；截面法、轴力和轴力图；直杆横截面和斜截面上的 应力，最大剪切应力；低碳钢和铸铁的拉伸试验及拉伸时材料的力学性质；低碳钢和铸铁的 压缩试验及压缩时材料的力学性质；许用应力，强度条件；圣维南原理；轴向拉伸和压缩时 的变形；应变能、比能；应力集中的概念；简单拉压静不定问题。 第三章：扭转和剪切 扭转的概念和实例；扭矩和扭矩图；薄壁圆筒扭转时的应力和变形；纯剪切、剪切虎克 定律、剪应力互等定理；圆轴扭转时的应力和变形；强度和刚度条件；扭转时的弹性应变能； 密圈弹簧的应力和变形；非圆截面扭转的概念；剪切的概念、实例，剪切、挤压的实用计算。 静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径；平行移轴公式、转轴公式；主形心轴和主形心惯性 矩。 第四章：弯曲内力 平面弯曲的概念和实例；梁的计算简图、剪力、弯矩及其方程；剪力图和弯矩图；弯矩、 剪力和分布载荷集度的关系及其应用。 第五章：弯曲强度 纯弯曲时的正应力公式；弯曲正应力的强度计算；矩形截面梁和工字形截面梁的剪应力； 弯曲剪应力的强度计算；提高弯曲强度的措施；弯曲中心的概念。 第六章：弯曲变形 梁的挠曲线及其近似微分方程；用积分法求梁的挠度和转角；根据叠加法求梁的挠度和 转角；梁的刚度校核；提高弯曲刚度的措施；梁弯曲时的变形能。 第七章：应力、应变分析，强度理论 应力状态、主应力和主平面的概念；平面应力状态下的应力分析－解析法和图解法；三 向应力状态基本概念；平面应力状态下的应变分析；广义虎克定律；强度理论的概念；材料 破坏形式；四种常用强度理论、莫尔强度理论。 第八章：组合变形下的强度计算 组合变形的概念和实例；斜弯曲时的应力和强度计算；拉伸(压缩)与弯曲组合时的应力
和强度计算：扭转与弯曲组合时的应力和强度计算。 第九章：实验应力分析。 电测试验应力分析的基本原理和方法，应力测定，光测法的基本原理 第十章：能量法 虚功原理：单位力法：莫尔定理：计算莫尔积分的图形互乘法：卡氏定理：互等定理。 第十一章：静不定结构 静不定结构的概念和实例：静不定结构的特点：力法解静不定结构：正则方程。 第 一 :动载荷 动静法应用：能量法解冲击问题：提高杆件抗冲击能力的措施： 第十三章：交变应力 交变应力下材料的疲劳破坏：交变应力参数：持久极限和影响因素：对称循环的疲劳强 度校核：疲劳限图、非对称循环的疲劳强度校核：提高构件疲劳强度的主要措施。 第十四章：压杆稳定 弹性平衡稳定性的概念：细长压杆临界力的欧拉公式：杆端不同约束的影响、长度系数 压杆的柔度：欧拉公式的适用范围：经验公式、临界应力总图：压杆的稳定计算：提高压杆 稳定性的措施。 教材：材料力学聂毓琴、孟广伟主编机械工业出版社2005年4月 主要参考书 1.《材料力学》刘鸿文主编高等教有出版社第三版，1992 2.Mechnics of Materials S.Timoshemke J.Gere.Van Nostrand Reinhold Comnangy 1978 3.《材料力学》范钦珊主编高等教有出版社，2000 4.《材料力学》初日德，聂毓琴主编，吉林科学技术出版社，1995 5.《材料力学》 陈塑聂毓琴孟广伟编著，吉林科学技术出版社，2000 要写人：董心 撰写日期：
和强度计算；扭转与弯曲组合时的应力和强度计算。 第九章：实验应力分析： 电测试验应力分析的基本原理和方法，应力测定，光测法的基本原理。 第十章：能量法 虚功原理；单位力法；莫尔定理；计算莫尔积分的图形互乘法；卡氏定理；互等定理。 第十一章：静不定结构 静不定结构的概念和实例；静不定结构的特点；力法解静不定结构；正则方程。 第十二章：动载荷 动静法应用；能量法解冲击问题；提高杆件抗冲击能力的措施； 第十三章：交变应力 交变应力下材料的疲劳破坏；交变应力参数；持久极限和影响因素；对称循环的疲劳强 度校核；疲劳限图、非对称循环的疲劳强度校核；提高构件疲劳强度的主要措施。 第十四章：压杆稳定 弹性平衡稳定性的概念；细长压杆临界力的欧拉公式；杆端不同约束的影响、长度系数； 压杆的柔度；欧拉公式的适用范围；经验公式、临界应力总图；压杆的稳定计算；提高压杆 稳定性的措施。 教材：材料力学 聂毓琴、孟广伟 主编 机械工业出版社 2005 年 4 月 主要参考书： 1.《材料力学》 刘鸿文主编 高等教育出版社第三版，1992 2.《Mechnics of Materials》 S.Timoshemke J.Gere.Van Nostrand Reinhold Compangy,1978 3.《材料力学》 范钦珊主编 高等教育出版社，2000 4.《材料力学》 初日德，聂毓琴主编， 吉林科学技术出版社，1995 5.《材料力学》 陈塑寰 聂毓琴 孟广伟编著，吉林科学技术出版社,2000 撰写人：董心 撰写日期：
大纲编号：S081400XJ010 计算机图形学理论与应用 The Theory and Application of Computer Graphics 课程编号：S081400XJ010课程属性：学科基础课学时/学分：40/2 预悠课程：线性代数、C语言程序设计、数据结构、集合论、空间解析几何 教学目的和要求： 本课程为士木工程学科基础课，同时也是通信工程、电气工程、电子科学与技术学科研 究生的专业基础课。本课程介绍计算机图形学的基本结构和算法，辅助介绍一些前沿性的课 题以及实践中经常遇到的问题和解决方法。 内容提要： 第一章计算机图形学简介 计算机图形学的发展史及前景 第二章 计算机 系统的基本硬 计算机图形系统的基本结构，微计算机简介，显示设备，图形绘制设备，微计算机中的 视频图形阵列 -VGA,输入设备，虚拟现实系统。 第三章光栅扫描图形学算法 直线的扫描转换算法，圆及椭圆的扫描转换算法，多边形的扫描转换算法，种子填充算 法，图形的反走样技术和半色调技术， 二维裁剪， 二维几何变换和观察变换 第四章三维物体的表示方法 欧氏形体的表示，曲线，曲面，边界表示法，结构实体几何法，八叉树表示法，过程性 方法，三维几何变换，三维观察。 第五章隐藏线和隐藏面的消除 隐藏线的消除算法， 深 缓冲器消隐算法，A-BUFFER消隐算法 扫描线消隐算法 跨距扫描线消隐算法，利用画家算法实现消隐，利用区域细分算法实现消隐，BSP树消隐算 法，八叉树消隐算法，光线投射算法。 第大章真实感图形的绘制 光源与色彩，基本光照模型(PHONG模型)，多边形表面的光滑明暗处理，光照模型 的物理描述，光线跟踪和整体光照模型，辐照度光照模型，物体表面细节的生成算法，阴影 的生成算法 第七章图形结构、交互和标准 图形结构，用户交互，图形标淮。 敕材 孙家广等，《计算机图形学》，清华大学出版社，北京，1998 主要参考书 1.唐荣锡等，《计算机图形学教程》，科学出版社，北京，2001 2.Donald Hearn等（蔡士杰等译），《计算机图形学》，电子工业出版社，北京，1998： 撰写人：沈青（中国科学院研究生院） 援写日期：2001年09日
大纲编号：S081400XJ010 计算机图形学理论与应用 The Theory and Application of Computer Graphics 课程编号： S081400XJ010 课程属性： 学科基础课 学时/学分： 40/2 预修课程： 线性代数、C 语言程序设计、数据结构、集合论、空间解析几何 教学目的和要求: 本课程为土木工程学科基础课，同时也是通信工程、电气工程、电子科学与技术学科研 究生的专业基础课。本课程介绍计算机图形学的基本结构和算法，辅助介绍一些前沿性的课 题以及实践中经常遇到的问题和解决方法。 内容提要: 第一章 计算机图形学简介 计算机图形学的发展史及前景 第二章 计算机图形系统的基本硬件 计算机图形系统的基本结构，微计算机简介，显示设备，图形绘制设备，微计算机中的 视频图形阵列——VGA，输入设备，虚拟现实系统。 第三章 光栅扫描图形学算法 直线的扫描转换算法，圆及椭圆的扫描转换算法，多边形的扫描转换算法，种子填充算 法，图形的反走样技术和半色调技术，二维裁剪，二维几何变换和观察变换。 第四章 三维物体的表示方法 欧氏形体的表示，曲线，曲面，边界表示法，结构实体几何法，八叉树表示法，过程性 方法，三维几何变换，三维观察。 第五章 隐藏线和隐藏面的消除 隐藏线的消除算法，深度缓冲器消隐算法，A-BUFFER 消隐算法，扫描线消隐算法， 跨距扫描线消隐算法，利用画家算法实现消隐，利用区域细分算法实现消隐，BSP 树消隐算 法，八叉树消隐算法，光线投射算法。 第六章 真实感图形的绘制 光源与色彩，基本光照模型（PHONG 模型），多边形表面的光滑明暗处理，光照模型 的物理描述，光线跟踪和整体光照模型，辐照度光照模型，物体表面细节的生成算法，阴影 的生成算法。 第七章 图形结构、交互和标准 图形结构，用户交互，图形标准。 教材： 孙家广等，《计算机图形学》，清华大学出版社，北京，1998。 主要参考书： 1. 唐荣锡等，《计算机图形学教程》，科学出版社，北京，2001。 2. Donald Hearn 等(蔡士杰等译)，《计算机图形学》，电子工业出版社，北京，1998。 撰写人： 沈青(中国科学院研究生院) 撰写日期： 2001 年 09 日