机械系统建模仿真与优化 教学大纲.doc
机械系统建模仿真与优化课程教学大纲
表1课程基本信息
课程代码课程名称
机械系统建模仿真与优化
英文名称
Modeling,Simulation,andOptimizationofMechanicalSystems
学分/学时：2学分/32学时（理论学时：28；实验学时：0；上机学时：4）
适用专业
机械设计制造及其自动化
课程类型
院系选修课
开课单位
机械与汽车工程学院
开课学期
第六学期
一、课程简介
《机械系统建模仿真与优化》是机械设计制造及其自动化本科专业的一门专业选修课，内容主要以产品设计为对象，以计算机为手段，运用工程设计的新理论和新方法，使计算结果达到最优化，使设计过程实现高效化和自动化。传授结构有限元分析及应用、机械系统计算多体系统动力学分析及应用、优化设计建模及应用、机械系统可靠性设计与优化、数字孪生技术及工程应用、多物理场耦合仿真及应用等多种现代设计方法，使学生在较少的学时内，了解现代设计方法解决生产实际问题的范围和思路，熟悉现代设计方法的基本概念、基本原理和基本步骤，重在培养学生设计与开发技能的基本能力，进而培养学生运用现代设计方法去分析和处理实际工程装备的设计、分析及评价等问题，为毕业后继续深造学习或工作打下坚实的基础。
二、课程目标
课程目标1：培养学生树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神，树立社会责任感，采用信息技术助力装备制造业高质量发展，实现制造强国梦。
课程目标2：要求学生了解机械系统建模仿真与优化的最新理论和方法；了解机械系统建模组成、发展和具体应用。
课程目标3：要求学生掌握机械系统建模仿真的基础理论、基础知识和基本研究方法。
课程目标4：要求学生了解优化设计、可靠性、有限元法、数字孪生技术及动态设计等基本理论和方法，并会应用典型工程软件解决实际工程问题。
三、课程目标与所支撑毕业要求的对应关系
表2课程目标与所支撑毕业要求的对应关系
课程目标
具体要求
支撑的毕业要求
课程目标1
培养学生树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神，树立社会责任感，采用信息技术助力装备制造业高质量发展，实现制造强国梦。
指标点3-3、4-2、5-1
课程目标2
要求学生了解机械系统建模仿真与优化的最新理论和方法；了解机械系统建模组成、发展和具体应用。
指标点3-3
课程目标3
要求学生掌握机械系统建模仿真的基础理论、基础知识和基本研究方法。
指标点4-2
课程目标4
要求学生了解优化设计、可靠性、有限元法、数字孪生技术及动态设计等基本理论和方法，并会应用典型工程软件解决实际工程问题。
指标点5-1
四、教学内容
表3教学内容与学时分配
章节/单元
推荐授
课形式
教学内容
建议
学时
课程思政元素
对应的课程目标
第一章绪论
讲课
1.知识点：建模与仿真的定义和分类；机械系统的组成；优化设计概述
2.重点：机械系统仿真流程
3.难点：建模与仿真应用
2
树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神。
课程目标1、课程目标2
第二章机械系统建模仿真与优化基础
讲课
1.知识点：机械系统（刚体）动力学建模方法；有限元方法的基本概念；机械系统仿真的定义与分类
2.重点：机械系统仿真技术
3.难点：优化算法与技术
2
树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神。
课程目标1、课程目标2
第三章结构有限元分析及应用
讲课、讨论
1.知识点：有限元法的基本思想；有限元法基本步骤；工程应用
2.重点：有限元法基本步骤；典型有限元软件的应用
3.难点：有限元法的基本思想及步骤
6
树立严谨求实的科学态度，具有良好的职业道德和工匠精神。
课程目标1、课程目标3、课程目标4
第四章机械系统计算多体系统动力学分析及应用
讲课、翻转课堂
1.知识点：多体系统动力学基本建模理论
2.重点：掌握多体系统动力学应用
3.难点：多体系统动力学方程求解算法
4
结合工程实例，提升学生对中国制造的自信。
课程目标1、课程目标3、课程目标4
第五章优化设计建模及应用
讲课、讨论
1.知识点：优化设计概述；优化设计的数学模型；一维搜索方法；无约束优化算法；智能优化算法。
2.重点：优化设计数学模型组成
3.难点：不同优化算法的特点及编写
6
增强历史使命感，以创新驱动装备制造业高质量发展，实现制造强国梦。
课程目标1、课程目标3
MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\h第六章机械系统可靠性设计与优化
讲课、讨论
1.知识点：可靠性的概念和设计特点；机械可靠性设计原理
2.