《有限元方法》实验教学大纲课程代码：092032课程名称：有限元方法英文名称：1Finite Element Method课程学时（周数）：16学时实验学时（周数）：16学时开设时间：五课程学分：2适用专业：（2020）机械设计制造及其自动化实验课程的教学任务、要求和教学目的通过本实验课程帮助学生进一步领会和深化课堂上学到的有关有限元分析的基本概念和基本方法，逐步掌握ANSYS软件实际操作，对一般的静力学问题能独立进行分析，并能结合相关的力学理论知识对分析结果进行正确评价。学生应掌握的实验技术及实验能力通过实验要求学生能掌握ANSYS的分析流程及分析技能，对静力学中的轴向拉压、扭转、弯曲等基本问题和组合问题、压杆稳定问题及疲劳问题具有实际分析能力。根据分析结果与理论值的比较，判断吻合度，对吻合度不理想的结果能查找原因，从而逐步掌握和提高分析能力。三、主要仪器设备1、计算机35台；2、ANSYS（11.0以上）四、开设实验项目实验一平面梁分析【实验目的】1、熟悉ANSYS（14.0版本）的界面及模块组成。2、掌握简单几何模型的建立方法。3、掌握平面梁分析问题的分析技能。【实验内容】1、建立平面梁的几何模型
《有限元方法》实验教学大纲 课程代码：092032 课程名称：有限元方法 英文名称：Finite Element Method 课程学时（周数）： 16 学时 实验学时（周数）： 16 学时 开设时间： 五 课程学分： 2 适用专业： （2020）机械设计制造及其自动化 一、 实验课程的教学任务、要求和教学目的 通过本实验课程帮助学生进一步领会和深化课堂上学到的有关有限元分析的基 本概念和基本方法，逐步掌握 ANSYS 软件实际操作，对一般的静力学问题能独立进 行分析，并能结合相关的力学理论知识对分析结果进行正确评价。 二、 学生应掌握的实验技术及实验能力 通过实验要求学生能掌握 ANSYS 的分析流程及分析技能，对静力学中的轴向拉 压、扭转、弯曲等基本问题和组合问题、压杆稳定问题及疲劳问题具有实际分析能力。 根据分析结果与理论值的比较，判断吻合度，对吻合度不理想的结果能查找原因，从 而逐步掌握和提高分析能力。 三、 主要仪器设备 1、计算机 35 台； 2、ANSYS（11.0 以上） 四、 开设实验项目 实验一 平面梁分析 【实验目的】 1、熟悉 ANSYS（14.0 版本）的界面及模块组成。 2、掌握简单几何模型的建立方法。 3、掌握平面梁分析问题的分析技能。 【实验内容】 1、建立平面梁的几何模型
2、进入静力学分析模块，添加载荷及求解项（变形、应力）。3、求解并对结果进行评价。实验二平面桁架分析【实验目的】1、掌握载荷的加载方法。2、掌握结果观察平面的建立方法。3、了解自定义结果userdefinedresult的定义及柱坐标系的应用。【实验内容】1、建立平面桁架的几何模型。2、进入静力学分析模块，预加载及求解项（Stress一MaximumShear）。3、求得到最大切应力后，计算其与许用值的比值，并推算合适的力矩。修改后重新加载并计算，并对结果进行评价。实验三、高速旋转光盘的应力分析【实验目的】1、掌握惯性载荷的加载方法。2、掌握柱坐标系的使用。【实验内容】1、建立旋转光盘的几何模型。2、进入静力学分析模块，加载扭矩及求解项（Normal Stress，ShearStress）。3、求解并评价结果。实验四带孔平面薄板分析【实验目的】1、掌握平面载荷的加载方法（remoteforce的特点和应用）。2、掌握约束的处理方法。3、结合强度理论掌握应力工具的使用。【实验内容】1、建立受弯曲与扭转载荷的带孔平面薄板的几何模型。2、进入静力学分析模块，加载径向力和周向力（用remoteforce）及求解项（EquivalentStress)。3、添加应力工具stresstool求解并评价结果。实验五虎钳底座的强度分析1【实验目的】1、掌握三维实体几何模型的创建。2、掌握实体单元的使用。3、掌握镜像分析的方法和步骤。【实验内容】1、建立虎钳底座的几何模型（line body）。2、进入静力学分析模块，设置约束并预加载一个轴向载荷。再添加LinearBuckling及求解项（TotalDeformation）
2、进入静力学分析模块，添加载荷及求解项（变形、应力）。 3、求解并对结果进行评价。 实验二 平面桁架分析 【实验目的】 1、掌握载荷的加载方法。 2、掌握结果观察平面的建立方法。 3、了解自定义结果 user defined result 的定义及柱坐标系的应用。 【实验内容】 1、建立平面桁架的几何模型。 2、进入静力学分析模块，预加载及求解项（Stress——Maximum Shear）。 3、求得到最大切应力后，计算其与许用值的比值，并推算合适的力矩。修改后 重新加载并计算，并对结果进行评价。 实验三 高速旋转光盘的应力分析 【实验目的】 1、掌握惯性载荷的加载方法。 2、掌握柱坐标系的使用。 【实验内容】 1、建立旋转光盘的几何模型。 2、进入静力学分析模块，加载扭矩及求解项（Normal Stress，Shear Stress）。 3、求解并评价结果。 实验四 带孔平面薄板分析 【实验目的】 1、掌握平面载荷的加载方法（remote force 的特点和应用）。 2、掌握约束的处理方法。 3、结合强度理论掌握应力工具的使用。 【实验内容】 1、建立受弯曲与扭转载荷的带孔平面薄板的几何模型。 2、进入静力学分析模块，加载径向力和周向力（用 remote force）及求解项（Equivalent Stress）。 3、添加应力工具 stress tool 求解并评价结果。 实验五 虎钳底座的强度分析 1 【实验目的】 1、掌握三维实体几何模型的创建。 2、掌握实体单元的使用。 3、掌握镜像分析的方法和步骤。 【实验内容】 1、建立虎钳底座的几何模型（line body）。 2、进入静力学分析模块，设置约束并预加载一个轴向载荷。再添加 Linear Buckling 及求解项（Total Deformation）
3、求解并计算临界载荷。实验六虎钳底座的强度分析2【实验目的】1、掌握三维实体几何模型的创建。2、掌握实体单元的使用。3、掌握镜像分析的方法和步骤。【实验内容】1、完成实验五的内容基础上进行本实验的改进分析。2、改变虎钳的每一个结构参数后重新进行分析并对比。实验七涡轮壳模态分析【实验目的】1、掌握循环应力的表示及加载方法。2、掌握SN曲线的输入方法。3、掌握模态分析的方法。【实验内容】1、建立或导入涡轮壳的几何模型。2、进入静力学分析模块，加载约束及载荷。再添加fatigueTool（Life）为求解项。3、求解并评价结果。实验八复杂平面桁架分析【实验目的】1、掌握桁架的表示及加载方法。2、掌握载荷的输入方法。3、掌握分析复杂结构的步骤和注意事项。【实验内容】1、建立或导入复杂平面桁架的几何模型。2、进入分析模块，加载约束及载荷。3、求解并评价结果。开设实验项目一览表序实验实验每组实验首次开实验项目名称号类型性质学时人数出年月1必做235201809平面梁分析综合性2352平面桁架分析综合性必做201809必做2353高速旋转光盘的应力分析综合性201809带孔平面薄板分析必做2354综合性2018092355虎钳底座的强度分析1综合性必做201809必做2综合性356虎钳底座的强度分析22018097涡轮壳模态分析综合性必做235201809必做8复杂平面桁架分析综合性235201809
3、求解并计算临界载荷。 实验六 虎钳底座的强度分析 2 【实验目的】 1、掌握三维实体几何模型的创建。 2、掌握实体单元的使用。 3、掌握镜像分析的方法和步骤。 【实验内容】 1、完成实验五的内容基础上进行本实验的改进分析。 2、改变虎钳的每一个结构参数后重新进行分析并对比。 实验七 涡轮壳模态分析 【实验目的】 1、掌握循环应力的表示及加载方法。 2、掌握 S—N 曲线的输入方法。 3、掌握模态分析的方法。 【实验内容】 1、建立或导入涡轮壳的几何模型。 2、进入静力学分析模块，加载约束及载荷。再添加 fatigue Tool （Life）为求解项。 3、求解并评价结果。 实验八 复杂平面桁架分析 【实验目的】 1、掌握桁架的表示及加载方法。 2、掌握载荷的输入方法。 3、掌握分析复杂结构的步骤和注意事项。 【实验内容】 1、建立或导入复杂平面桁架的几何模型。 2、进入分析模块，加载约束及载荷。 3、求解并评价结果。 开设实验项目一览表 序 号 实验项目名称 实验 类型 实验 性质 实验 学时 每组 人数 首次开 出年月 1 平面梁分析 综合性 必做 2 35 201809 2 平面桁架分析 综合性 必做 2 35 201809 3 高速旋转光盘的应力分析 综合性 必做 2 35 201809 4 带孔平面薄板分析 综合性 必做 2 35 201809 5 虎钳底座的强度分析 1 综合性 必做 2 35 201809 6 虎钳底座的强度分析 2 综合性 必做 2 35 201809 7 涡轮壳模态分析 综合性 必做 2 35 201809 8 复杂平面桁架分析 综合性 必做 2 35 201809
五、实验教材或指导书或主要参考资料1.尹飞鸿主编，《有限元法基本原理及应用》，高等教育出版社，2010年7月六、考核要求、考核方式及成绩评定标准1、考核要求：实际操作、提交实验报告；实验报告要求：（1）提供实验内容的具体实验过程或步骤：(2)提供原始分析记录的图片，并分析讨论实验结果。2、考核方式：采用实际操作与实验报告相结合的原则；3、成绩评定标准：实验成绩中实际操作占60%，实验报告占40%：实验成绩占课程总成绩的50%。七、学院审定程序说明实验课程教学大纲需经学院教学工作委员会审定通过，并由主管院长签字后方可实施。实验教学大纲一经批准实施，不得随意改动，以保持实验教学大纲的权威性、严肃性和相对稳定性。执笔人：郝万军审核人：李剑英日期：2020年6月1日
五、 实验教材或指导书或主要参考资料 1.尹飞鸿主编，《有限元法基本原理及应用》，高等教育出版社，2010 年 7 月 六、 考核要求、考核方式及成绩评定标准 1、考核要求：实际操作、提交实验报告； 实验报告要求：(1)提供实验内容的具体实验过程或步骤； (2)提供原始分析记录的图片，并分析讨论实验结果。 2、考核方式：采用实际操作与实验报告相结合的原则； 3、成绩评定标准：实验成绩中实际操作占 60%，实验报告占 40%；实验成绩占 课程总成绩的 50%。 七、 学院审定程序说明 实验课程教学大纲需经学院教学工作委员会审定通过，并由主管院长签字后方 可实施。实验教学大纲一经批准实施，不得随意改动，以保持实验教学大纲的权威性、 严肃性和相对稳定性。 执笔人：郝万军 审核人：李剑英 日期： 2020 年 6 月 1 日