岩土工程有限元分析-刘小丽

中国海洋大学本科生课程大纲

课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修

一、课程介绍

1.课程描述

本课程为环境工程专业地质灾害防治方向的专业选修课，讲授利用有限元数值分析技术与计算机共同解决岩土工程问题的基本知识。有限元数值模拟已经成为岩土工程设计和科学研究中不可或缺的一项技术，是岩土工程师利用现代化计算工具进行工程设计计算的一种必要手段。课程主要内容包括有限单元法简介、有限元分析的力学基础、有限元分析的基本概念、岩土工程问题控制方程的建立以及岩土工程有限元分析软件及应用。该课程的开设能为学生今后的工作学习奠定基础，有效增强学生的竞争力，有利于学生今后工作能力的提升。

2.设计思路

作为本科生课程，课程内容的选择侧重于基础性知识的学习和常用简单岩土专业软件的应用，整个课程的内容按照由浅入深，由基础知识到专业知识，由理论到应用的顺序编排。课程主要内容包含3个大的模块：有限元分析的基础知识、岩土工程问题控制方程的建立，岩土工程有限元分析软件的学习。这3个模块内容由一般的基础力学知识到岩土工程控制方程的专业问题，由理论到软件应用的讲授。

- 3 -

有限元分析的基础知识：有限元分析的力学基础，包括弹性力学的基本假设，应力和应变的概念，平衡方程、几何方程和物理方程，弹性力学的两种平面问题等；有限元分析的基本概念，包括加权残值法和最小势能原理，单元位移函数，单元刚度方程及单元刚度矩阵；整体刚度方程等。

岩土工程问题控制方程的建立：平衡方程、几何方程和本构方程的建立，土体有效应力原理，孔隙水的平衡方程，孔隙水渗流连续方程，Biot固结方程，岩土工程问题的边界条件。

岩土工程有限元分析软件：岩土工程专业有限元分析软件的使用介绍，包括Plaxis2D和Geo-studio系列软件，对基坑开挖、路基建造、边坡稳定问题和地下水渗流问题的有限元建模、计算及结果分析进行学习。

3. 课程与其他课程的关系

先修课程：工程力学。工程力学为本课程讲授提供了一定的基础概念。

后置课程：本科生毕业论文和毕业设计。本课程为地质灾害防治方向的本科生进行毕业论文和毕业设计奠定了相关专业基础和技能，使学生可以利用现代化计算工具进行岩土工程问题的设计计算。

二、课程目标

通过本课程的学习，使学生掌握有限元分析的基础知识，了解常用的岩土工程专业有限元分析软件的功能特点，能够将简单的岩土工程问题转化为数学模型，并通过有限元技术进行求解，能够对计算结果进行分析评价，提高学生解决实际问题的能力。

三、学习要求

要达到本课程的目标，学生必须：

（1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、作业典型案例分析。本课程将

- 3 -

包含较多的课下作业、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。

（2）按时完成常规练习作业。这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。作业完成情况是成绩考核的组成部分。

（3）完成教师布置的一定量的文献阅读，其中有些内容要求以小组合作形式完成。这些作业能加深对课程内容的理解、促进同学间的相互学习、并能引导对某些问题的更深入探讨。

四、教学内容

- 3 -

- 3 -

五、参考教材与主要参考书

1、参考教材

《有限元分析及应用》，曾攀，清华大学出版社，2004. 2、主要参考书

1.《弹性力学》（第四版）上册，徐芝纶，高等教育出版社，2006.

2.《岩土工程有限元分析理论及应用》，谢康和、周健，科学出版社，2002.

3. Plaxis2D 使用手册.

4. Geo-studio 使用手册. 六、成绩评定

（一）考核方式 E ：A.

闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他 （二）成绩综合评分体系：

附：作业和平时表现评分标准 1）作业的评分标准

2）课堂讨论及平时表现评分标准

七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。

八、大纲审核

教学院长：院学术委员会签章：

- 3 -