习近平总书记指出,高质量发展是“十四五”时期我国经济发展的必由之路,要坚定不移地走自主创新道路,把创新发展主动权牢牢掌握在自己手中。由计算力学和计算机科学相结合而发展起来的有限元法作为当今技术科学发展和工程分析中应用最为广泛的数值方法之一,在复杂机械和工程结构的强度校核、性能分析及优化设计中发挥着不可替代的作用。
结构分析的实质就是分析结构在工作状态下,由外界载荷作用或者温度改变等因素引起的在结构内部所产生的应力变化、各点的位移以及结构的变形等。只有了解结构在工作过程中的应力与形变状态,才能对结构进行合理评价,判断结构是否安全,在此基础上提出有针对性的改进建议。而有限元法的出现,为结构的分析提供了有效的途径。其基本思想是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来离散复杂对象。单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形协调条件综合求解。经过80多年的不断发展,有限元法已成为结构分析中最为成功和应用最为广泛的分析方法之一。同时,有限元软件也逐渐发展并得到广泛应用,成功地解决了众多领域的工程计算问题,并取得了巨大的经济和社会效益。
本课程系统性地阐述了有限元法基本的数学力学原理,给出了单元和插值函数构造的一般方式,在此基础上,深入浅出地论述了工程结构分析中常用的一维、二维、三维单元和动力学问题有限元的创建及求解过程,并结合实例对有限元建模技术等进行了阐明。
课程教学团队由教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者韩旭教授领衔,河北工业大学机械工程学院王刚教授主讲,湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室副主任、湖南迈曦软件有限责任公司董事长崔向阳教授参与。配套教材及电子资源可参见三位教授共同编著完成的《机械结构有限元法基础与程序设计》一书。
同学们,让我们一起进入课程的学习,去感悟有限元单元法无限的魅力吧!