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《焊接数值模拟》课程教学大纲

大纲主撰人：xxx大纲审核人：xxx

一、课程基本情况

课程代码：101145123411

课程名称（中/英文）：焊接数值模拟/NumericalSimulationofWelding

课程类别：专业选修课程

学分：2

总学时：32

理论学时：32

实验/实践学时：0

适用专业：焊接技术与工程

适用对象：本科

先修课程：程序设计基础、高等数学、线性代数、工程力学、焊接冶金学

教学环境：多媒体教室

开课学院：材料科学与工程学院

二、课程简介

1.课程任务与目的

《焊接数值模拟》是焊接技术与工程专业的一门专业选修课，主要讲授有限差分法和有限元法的基本原理、有限差分法计算焊接成形过程温度场的方法和应用、有限元法求解过程及其在焊接成形过程中的应用。通过本课程的学习，让学生了数值模拟技术在焊接技术与工程领域中的应用，掌握有限差分法和有限元法的概念、原理以及实施步骤、应用案例，培养学生解决复杂工程问题的能力。在课程教学过程中，注重学生专业能力培养与人格养成，注重立德树人，培育学生的社会主义核心价值观领，传承民族精神，恪守职业道德，激发学生工业兴国、爱国热情。

2.对接培养的岗位能力

了解焊接数值模拟的基本方法，学会综合运用专业知识实现简单焊接过程的数值模拟，并能够对模拟的结果进行有效的分析。为以后从事焊接领域教学、技术及研究工作打下坚实的基础，使学生走向工作岗位后能够更好地为我国的经济建设服务。

三、课程教学目标

1.课程对毕业要求的支撑

[毕业要求指标点2.2]能够综合运用所学专业知识对焊接技术领域工程典型问题进行分析建模。

[毕业要求指标点4.1]掌握焊接技术与工程相关的各类物理、化学基础知识，基于工程科学原理，通过文献信息综合或相关方法，分析焊接加工过程中的复杂工程问题。

2.课程教学目标

对应毕业要求指标点，具体内容如下

教学目标1：熟悉焊接数值模拟的基本理论和有限差分法、有限元法的特点，掌握运用有限差分法和有限元法进行数值模拟的基本步骤，具备将一般的焊接工程问题归结为数值计算模型的能力。（支撑毕业要求指标点2.2）

教学目标2：能够根据焊接工程问题和数值模拟技术的特点，选择合适的数值模拟方法，确定合理、可行的焊接数值模拟研究方案。（支撑毕业要求指标点4.1）

四、教学课时安排

（一）学时分配

主题或知识点

教学内容

总学时

学时

完成课程

教学目标

讲课

实验

实践

主题或知识点1

绪论

2

2

0

0

1

主题或知识点2

温度场的有限差分法

8

8

0

0

1、2

主题或知识点3

有限元法的基本原理

16

16

0

0

1、2

主题或知识点4

温度场的有限元法

6

6

0

0

1、2

合计

32

32

0

0

五、教学内容及教学设计

主题或知识点1绪论

1.教学内容

焊接物理过程的特点，焊接数值模拟的内容，数值模拟的基本概念，焊接数值模拟技术的应用和发展，焊接数值模拟的意义。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。

2.教学重点

焊接物理过程的特点，焊接数值模拟的内容，数值模拟的基本概念。

3.教学难点

焊接数值模拟的内容。

4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）

采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用案例式教学方法。

主题或知识点2温度场的有限差分法

1.教学内容

热传递的基本方式，傅里叶公式，导热微分方程，有限差分法基本原理，内部节点差分方程，边界节点差分方程，差分方程的稳定性和收敛性，材料温度场差分方程数值计算。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。

2.教学重点

导热微分方程，有限差分法基本原理，内部节点差分方程，边界节点差分方程，差分方程的稳定性和收敛性。

3.教学难点

内部节点差分方程，边界节点差分方程。

4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）

采用课堂多媒体授课，同时授课过程中采用问题讨论式、案例式等教学方法。

主题或知识点3有限元法的基本原理

1.教学内容

有限元法的基本概念，有限元法的特点，弹性力学的基本方程，弹簧单元刚度法，杆单元刚度矩阵，杆单元坐标变换及整体刚度矩阵的组装，有限元分析的基本步骤，平面应力和应变问题，空间应力和应变问题。引导学生树立工匠精神，培养他们在学习和工作中精益求精的态度，不断提升自己的专业技能。

2.教学重点

弹簧单元刚度法，杆单元刚度矩阵，杆单元坐标变换及整体刚度矩阵的组装，有限元分析的基本步骤。

3.教学难点

弹性力学的基本方程，杆单元坐标变换及整体刚度矩阵的组装。

4.教学方案设计