教学大纲—计算机辅助工程分析
《计算机辅助教学》教学大纲
《计算机辅助教学》课程教学大纲一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务《计算机辅助教学》是为数学学院数学与应用数学（教师教育）专业本科生开设的一门专业选修课程。
是使具有一定的计算机基础和数学教学理论知识的学生通过学习，掌握中学数学课堂教学所必须的先进数学教育技术，以更好地适应信息时代的中学数学教育要求。
本课程的任务，是使学生对于各种数学课件制作软件的基本操作有比较全面和系统的认识和理解，并掌握课件制作的基本方法和技巧。
在本课程的各教学环节中注重知识传授的同时，更注重知识之间的横向联系，注重培养学生的知识的迁移能力、分析问题和解决问题的能力，努力实现知识、能力、素质的协调发展。
（二）教学目的和要求通过本课程的学习，使学生能理解中学数学先进教育技术的理论和理念，熟练地掌握几种中学数学教学常用的计算机多媒体开发平台的操作，并能根据中学数学课程的特点和数学课堂教学的需要，制作数学多媒体课件，利用计算机网络获取数学教学信息，辅助中学数学教学。
（三）课程教学方法与手段采用理论与案例讨论相结合的教学方法，手段采用多媒体教学，教师口授结合电脑演示（四）课程与其它课程的联系本课程先修课程：《数学教学论》、《计算机基础》、《教育学》、《心理学》；后续课程：教育实习（五）教材与教学参考书教材：张森主编，《计算机辅助数学教学实用教程》，北京航空航天大学出版社，2008年1月第1版二、课程的教学内容、重点和难点第一章计算机辅助数学教学的原理与设计内容：本章主要是概述计算机辅助数学教学的基本概念、发展、以及对数学教育的影响；计算机辅助数学教学的理论基础，多媒体数学课件的设计和制作流程。
重点：计算机辅助中学数学的理念、地位和要求；多媒体数学课件的设计和制作流程。
第二章 PowerPoint演示型数学课件的制作内容：本章主要学习PowerPoint数学课件的制作基本方法和制作技巧。
重点：PowerPoint演示型数学课件的制作技巧。
《计算机辅助工程》课程教学设计
一、概述计算机辅助工程是一门针对工程领域的专业课程。
通过学习这门课程，学生可以掌握计算机辅助设计、分析、优化等工程技术知识和技能，为日后的工程实践打下坚实的基础。
设计一门高质量的《计算机辅助工程》课程对于学生的成长和发展至关重要。
二、课程目标本课程的目标是使学生能够：1. 掌握计算机辅助工程的基本概念和原理；2. 熟练运用计算机辅助设计软件进行工程设计；3. 能够通过计算机模拟、分析和优化工程问题；4. 培养学生的团队合作能力和工程实践能力。
三、课程内容本课程主要内容包括但不限于以下几个方面：1. 计算机辅助设计基础：介绍计算机辅助设计的基本概念、发展历程、相关软件及其应用；2. 工程图学基础：包括工程图学的基本知识、图形学原理和图形学软件的使用；3. 工程仿真与分析：介绍工程仿真的基本概念和方法，以及常用的工程仿真软件；4. 工程优化：介绍工程优化的基本理论、算法及应用，使学生能够通过计算机辅助工具对工程问题进行优化。
四、教学方法为了达到课程目标，本课程将采用多种教学方法：1. 理论讲授：通过老师的讲解，学生将学习计算机辅助工程的基本理论和知识；2. 实例分析：通过实际工程案例的分析，学生将学会如何运用计算机辅助工具解决实际工程问题；3. 课堂互动：学生将有机会参与课堂讨论、小组讨论等互动环节，培养团队合作能力；4. 实践操作：学生将通过实际操作，掌握计算机辅助设计软件的使用技巧。
五、教学评估为了评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方法：1. 平时成绩：包括课堂参与、作业完成情况等；2. 期中考试：对学生的基本知识掌握情况进行考核；3. 实验报告：要求学生完成一定数量的实验，并撰写实验报告；4. 期末项目：学生需完成一个工程项目，包括设计、仿真、分析与优化。
通过以上评估方法，可以全面、多角度地评估学生的学习成果，确保教学目标的达成。
六、教学资源本课程所需的教学资源主要包括：1. 计算机辅助设计软件：如AutoCAD、Solidworks等；2. 工程仿真软件：如Ansys、Comsol等；3. 实践教学场地：包括计算机实验室等；4. 教学资料：包括教材、案例、实验指导书等。
《计算机辅助设计》教学大纲
《计算机辅助设计》教学大纲课程名称：计算机辅助设计课程代码：CAD001学分数：3学分课程性质：专业必修课先修课程："工程制图"、"机械制图"等相关课程授课对象：工程专业本科生课程简介：本课程主要通过教授计算机辅助设计的基本原理、技巧和应用，培养学生使用计算机辅助设计技术进行工程设计和制图的能力。
通过课程学习，学生将了解计算机辅助设计软件的常见功能、操作流程和设计标准，掌握2D和3D设计基本技巧，具备进行工程设计和制图的初步能力。
教学目标：1.了解计算机辅助设计的基本原理和技术；2.熟悉计算机辅助设计软件的操作流程和功能特点；3.掌握2D和3D设计技巧，能够进行工程设计和制图；4.了解工程设计和绘图标准，具备规范化设计和制图的能力；5.培养学生的团队协作能力和创新思维。
教学内容和安排：1.计算机辅助设计概述-计算机辅助设计的发展历史与现状-计算机辅助设计软件的分类和特点-计算机辅助设计在工程设计中的应用2.计算机辅助设计软件的基本操作-软件界面和功能介绍-绘图工具和命令的使用-常用操作技巧和快捷键3.基础2D设计-绘制基本几何图形-基本图形组合和布局-应用文本和尺寸标注4.高级2D设计-图层管理和对象属性控制-使用块和外部引用-应用视图和视口5.基础3D设计-空间坐标系统和视角设置-三维实体的组合和布局-高级三维面体的绘制6.高级3D设计-曲面和实体建模-三维实体的剖析和分析7.工程设计和制图标准-常见标准图形和符号的应用-工程设计规范和制图标准-工程设计和制图案例分析8.项目实践和案例分析-分组进行工程设计和制图项目-根据真实案例进行设计和制图-辅导学生进行项目展示和总结教学方法：1.经典教学：通过讲授理论知识，介绍基本原理和技术。
2.案例分析：通过实例分析，让学生了解计算机辅助设计在实际项目中的应用。
3.实践操作：安排实践环节，让学生动手操作软件，熟悉实际应用场景。
教学大纲—计算机辅助工程分析
教学大纲—计算机辅助工程分析计算机辅助工程分析是计算机科学与工程学科下的一门重要课程，主要培养学生对工程项目进行分析和评估的能力。
本课程旨在通过理论学习和实践操作，培养学生运用计算机辅助工程分析方法进行工程项目分析的能力，为工程设计和决策提供科学依据。
一、课程目标本课程的主要目标是让学生掌握计算机辅助工程分析的基本原理和方法，具备独立运用计算机辅助工程分析软件进行工程项目分析的能力，能够在工程设计和决策中运用所学知识提供科学依据。
二、教学内容和安排1.引言1.1计算机辅助工程分析的概述1.2计算机辅助工程分析的发展历程1.3计算机辅助工程分析软件的应用领域和特点2.工程分析的基本原理2.1工程分析的概念和分类2.2工程分析的基本原理和方法2.3工程分析的数据源和准备3.计算机辅助工程分析软件介绍3.1常用计算机辅助工程分析软件的功能和特点3.2计算机辅助工程分析软件的选择和使用原则3.3计算机辅助工程分析软件的使用技巧4.工程分析的具体应用4.1结构分析4.2流体力学分析4.3电磁场分析4.4热传导分析4.5优化设计分析5.工程分析案例分析与实践操作5.1基于计算机辅助工程分析软件的案例分析5.2基于计算机辅助工程分析软件的实践操作5.3实践操作的数据分析和结果展示三、教学方法本课程采用理论讲授与实践操作相结合的教学方法。
理论讲授部分通过教师授课、课堂讨论和案例分析等方式进行。
实践操作部分利用计算机辅助工程分析软件进行案例模拟操作，学生将在实验室完成相应实验，并对实验数据进行分析和结果展示。
四、考核方式本课程的考核主要根据学生的平时表现、课堂参与、实验报告和期末考试等方式进行综合评定。
具体考核比例为平时表现占20%，实验报告占30%，期末考试占50%。
五、参考教材1.《计算机辅助工程分析原理与实践》葛亭亭，李晓明，机械工业出版社，2024年2.《计算方法在工程分析中的应用》吴浩，电子工业出版社，2024年六、教学评价与优化本门课程应及时收集学生的意见和建议，及时进行课程评价和改进。
计算机辅助工程分析课件
利用数值模拟软件对桥梁结构进行静力分析和动力分析，评估桥梁在不同载荷下的稳定性，优化桥梁设计，提高其承载能力和稳定性。
总结词
通过计算机辅助工程分析，预测飞机起落架的疲劳寿命，提高飞机的安全性和可靠性。
要点一
要点二
详细描述
利用疲劳分析软件对飞机起落架进行疲劳寿命预测，考虑各种载荷和环境因素对起落架的影响，评估起落架的疲劳寿命和可靠性，优化起落架设计。
电磁兼容性分析
预测电子产品在不同电磁环境下的性能表现和干扰程度。
计算机辅助工程分析的软件与工具
总结词
详细描述
总结词
详细描述
总结词
详细描述
广泛应用的有限元分析软件
ANSYS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域。它提供了广泛的物理场模拟能力，包括结构、流体、热、电磁等，能够进行多物理场耦合分析。
总结词
详细描述
优点
缺点
边界元分析的基本思想是将偏微分方程转化为边界积分方程，只需求解边界上的节点，降低了问题的维数，提高了计算效率。
边界元分析适用于具有规则边界的问题，计算效率较高。
对于复杂边界和多维问题，边界元分析可能变得复杂且不易处理。
边界元分析是一种数值分析方法，通过将偏微分方程转化为边界积分方程，利用计算机进行求解。
SolidWorks Simulation是一款基于SolidWorks平台的有限元分析软件，具有与SolidWorks无缝集成的优势。它提供了易于使用的界面和向导，可以帮助用户快速建立和分析模型。
适用于中小型企业的有限元分析解决方案
SolidWorks Simulation是一款适用于中小型企业的有限元分析解决方案，具有价格实惠、易于使用和集成等优点。它提供了广泛的分析工具和材料库，可以帮助用户进行各种工程分析。
第16次课计算机辅助工程分析
解方程的方法 ⑴ 位移法——以节点位移为基本未知量。 ⑵ 力法——以节点力为基本未知量。 ⑶ 混合法——取部分节点位移和部分节点 力为基本未知量。
5-2 有限单元法 有限元的基本解法和步骤
解题步骤
1 单元剖分 2 单元特征分析
⑴ 用节点位移表示单元位移 ⑵ 用节点位移表示单元应变 ⑶ 用节点位移表示单元应力 ⑷ 用节点位移表示节点力，得出单元刚度矩阵。
5-2 有限单元法
有限元分析的前置处理和后置处理
5-2 有限单元法
有限元分析的前置处理和后置处理
前置处理
主 要 功 能
⑴生成网格单元
⑵生成节点坐标 ⑶ 修改和控制网格单元 ⑷ 引进边界条件 ⑸ 单元物理几何属性编辑 ⑹ 单元分布载荷编辑
5-2 有限单元法
有限元分析的前置处理
半圆管的有限元网格显示举例
第 五 章 计 算 机 辅 助 工 程 分 析
计算机辅助工程的主要内容与分析 计算方法 有限元分析计算 优化设计方法 工程分析中的仿真技术
第五章 计算机辅助工程分析
5-1 计算机辅助工程的主要内容与分析计 算方法
一、定义： 以先进的计算机软硬件为物质基础，综合运用 各种先进的优化设计技术、产品动态分析技术和计 算机来进行各种辅助的工程计算与分析的活动。
5-2 有限单元法
有限元基本原理及实例
5-2 有限单元法
有限元基本原理及实例
5-2 有限单元法
有限元基本原理及实例
5-2 有限单元法
有限元基本原理及实例
5-2 有限单元法
有限元基本原理及实例
5-2 有限单元法
《计算机辅助工程设计》课程教学大纲
《计算机辅助工程设计》课程教学大纲英文名称：Computer Aided Engineering Design课程编码：130520030总学时：48 学分：3适用对象：产品设计专业三年级学生先修课程：设计图学、产品结构设计基础、计算机辅助产品设计大纲主撰人：大纲审核人：一、课程性质、目的和任务1.本课程主要要求学生了解计参数设计软件在产品设计中的应用，并利用Solidworks 进行产品设计和产品工程设计。
2.随着生产技术的发展，对产品设计中的计算机辅助工程设计提出更快、更高、更准确的要求。
Solidworks就是适应这种要求的、人机结合的设计软件，使用该软件可以辅助完成一项产品设计中的建模、装配、结构分析和工程图生成的部分。
学生应了解Solidworks 软件的基本概念发展过程以及软件系统的组成。
熟悉软件的操作命令，用软件进行机产品的外观和结构设计。
二、教学内容及要求第1章：Solidworks软件基础知识授课学时： 2学时基本要求：掌握参数类设计软件的基本概念和分类，了解常用的工程设计软件。
1-1了解Solidworks软件的特点、应用领域。
1-2了解参数设计软件和普通设计软件间的差异。
1-3了解Solidworks软件新版本软件的新增功能。
1-4 了解工程软件对计算机平台的基本需求。
重点：建立参数建模的基本概念难点：区分参数设计软件和普通设计软件第2章：Solidworks软件界面的认识与掌握授课学时：2学时基本要求：2-1 理解Solidworks界面介绍标题栏、菜单栏、属性栏、草绘工具栏、特征工具栏特征库等。
2-2 掌握工作环境的基本使用方法。
2-3掌握相视图调整的基本快捷操作。
2-4掌握基本的文件管理方式与文件交换手段。
重点：特征库的理解和掌握。
难点：特征库的理解和掌握。
第3章：运用Solidworks进行草图绘制授课学时：8学时基本要求：3-1掌握Solidworks简单草绘图形的绘制、以及图形的基本操作。
第六章 计算机辅助工程分析
一、概述
• 机械产品传统设计过程
概念设计 详细设计 物理样机试制 样机的测试、评估
概念设计
详细设计
物理样机
评估: a) 费用 b) 性能 c) 质量 d) 生产性
定型生产
大循环 过程:
重新设计
符合设计要求吗 ?
不符合
符合
有
还有时间 和经费吗 ?
没有或不足
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一、概述
• 采用CAE技术后的机械产品设计过程
计算机辅助设计及制造
第六章 计算机辅助工程分析
CAE
一、概述
计算机辅助工程（ CAE ： Computer Aided Engineering) 是 产品数字化设计中的仿真分析技术的通称，它主要对设计出的 数字化产品进行性能仿真、评价和预测，并可对数字化产品进 行优化设计，对提高新产品的设计质量和水平有不可替代的作 用，可以说CAE技术是产品数字化设计阶段的设计验证及先进 数字仿真分析手段。因此，不管是全新产品开发还是老产品改 型设计，都离不开CAE技术的支持。 到目前为止，虽然对CAE技术尚无统一而确切的定义，但 大多数人认为CAE是各种计算机辅助分析技术的总称，包括有 限元分析、机构运动和动力仿真、优化设计、物理特性分析、 实验数据处理等。CAE技术的正确应用，可以有效地提高产品 的质量和性能。
• 有限元法 • 有限元法解题思路与步骤
• 有限元法的前置处理
• 有限元法的后置处理 • 通用有限元分析软件
• 有限元法工程应用
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二、有限元法
工程分析的方法一般有：解析法和数值法
解析法只能用于求解简单问题（几何边界规则）
复杂的工程问题多应用数值法求近似解
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《计算机辅助工程分析》课程教学大纲
一、课程性质和教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献，专业人才培养目标中的知识、能力和素质见附表）
课程性质：计算机辅助工程分析课程是针对机械工程各专业的本科专业的选修课程，它为工程设计与分析提供必要的基础。
教学目标：通过本课程的学习，使学生了解CAE与有限元法的基本原理、基本方法及在工程问题中的初步应用。
本课程主要学习CAE及有限元法的基本原理、学习计算机辅助工程分析的典型软件Ansys的基本操作技能；通过学习结构静力学与结构动力学的仿真分析方法，掌握计算机辅助工程分析的基本方法及Ansys软件在工程问题中的初步应用。
二、课程教学方法设计及对毕业要求的达成贡献
本课程的特点是实践性极强，理论教学是正确掌握CAE软件的基础。
因此课程教学以上机练习、理论课讲授为主，结合自学、课外作业等共同实施。
三、课程教学内容及学时分配1．理论教学安排
四、考核方式及成绩评定方式
（a）综合计分方法
15%，综合作业15%，期终考试70%，总计100%。
（b）评分标准
（b.1）平时作业及综合作业情况
课内测试主要是看概念及操作熟练程度。
按照每次测试的答案或要求，按百分制评分，总评后折算成相应分数。
（b.5）期终考试
按照期终考试的标准答案或要求，按百分制评分，总评后折算成50分。
（b.6）成绩汇总示例
五、教材及参考书目
自编。
参考书：
[1] 胡国良，任继文. 有限元分析入门与提高. 国防工业出版社, 2014年。
[2] 曾攀，有限元基础教程，高等教育出版社，2009年。
执笔者：刘红
课程教学团队成员：金伟娅、刘红、张征、李志鑫、李日兵
审核者：李志鑫。