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附件1中国民航大学研究生课程教学大纲 - 机械系统建模与仿真课程教学大纲.doc

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《机械系统建模与仿真》教学大纲

课程英文名称

ModelingandSimulationofMechanicalSystem

开课院系

航空工程学院

课程类别

学科必修课

授课对象

学术型

授课方式

1.讲授类2.专题类

课程总学时

36

课程总学分

2

开课学期

2

适用专业

机械工程

预修课程

理论力学、材料力学、机械振动、弹性力学、信号处理等

主讲教师1

杜春志

职称

副教授

主讲教师2

王伟

职称

讲师

课程简介(500字以内):

机械系统遍及工程技术和社会各个领域,除机械设备与装置外,还是构成其他复杂系统的基础和基本环节,如控制系统的执行机构、飞机舵面传动装置、导弹发射架、飞行模拟器的运动平台等。这些系统建模目标都是建立选定参考坐标系下的系统运动方程和动力学方程,并对系统的固有特性进行分析。《机械系统建模与仿真》的理论和方法是分析复杂机械系统问题的有力工具和先进的理论方法。它是机械设计理论、力学、测控技术理论、实验技术等的深化和推广,其理论更为概括和统一,应用起来更为方便和优越。所以,该课程对于机械电子工程、控制理论与工程等专业的研究生培养、学科发展和技术进步都具有重要的作用和意义。通过该课程,不仅可以使学生在机械、力学以及测控技术的基础上进一步理解和掌握机械工程的先进理论、方法和技能,提高分析解决复杂工程实际问题的能力,而且可以使学生开阔科学视野,锻炼思维方法,增强认识客观世界规律性的能力和创新能力。

课程教学目标与基本要求:

本课程是机械电子工程、控制理论与工程等专业的硕士研究生的一门专业课,着重培养学生对复杂机械系统动力学建模及仿真的能力。通过本课程的学习,要求学生了解机械系统动态设计的意义、主要内容和关键技术,以及国内外的研究现状,重点掌握当前机械动力学分析的基本方法,模态分析中模态参数的识别方法,以及基于ANSYS的动力学建模与仿真。掌握简化模型的仿真计算方法,重点针对几种典型的机电系统进行建模和仿真计算,以学会处理工程实际问题的方法和能力。

通过机械系统建模与仿真课程的学习,使相关专业研究生具有动态设计的理念,具有初步对机械系统进行建模与仿真的能力,以适应未来社会发展的需要,同时也为撰写学位论文奠定理论基础和提高处理实际问题的能力。

基本要求:学生在学习该课程之前,必须对《理论力学》、《材料力学》、《机械设计基础》、《机械振动》、《弹性力学》、《工程测试与信息处理》等课程进行学习和了解,对计算机操作及应用能力强。

课程考核方式和成绩计算评定:

1.考核方式:考试(√);考查()

2.成绩评定:

总评成绩构成:平时考核(30)%;中期考核()%;期末考核(70)%

平时成绩构成:考勤考纪(20)%;作业()%;读书报告()%

实践环节(80)%;其他()%

课程内容及详细教学计划:

授课内容(细化到章、节、目)

教学目标

授课模式(指传统讲授、讨论、多媒体教学等)

1.绪论

振动问题的基本类型、模态分析级相关概念、机械系统动态设计的发展过程

学生对机械系统动态设计的发展历史和应用前景及分析过程、应用领域有全面了解

多媒体教学、传统讲授

2、模态分析的理论基础(1)

单自由度系统的振动方程、频响函数及其特征

单自由度系统振动的动力学方程的建立、固有频率和固有振型的求解及分析

多媒体教学、传统讲授

3、模态分析的理论基础(2)

多自由度系统的振动方程、频响函数及其特征

多自由度系统的振动的动力学方程的建立、固有频率和固有振型的求解及分析

多媒体教学、传统讲授

4、模态分析的理论基础(3)

多自由度系统的实模态分析、拉氏变换

多自由度系统的强迫运动,包括动力学方程的建立、位形求解及拉氏变换

多媒体教学、传统讲授

5、模态分析的理论基础(2)

系统动态分析的能量法

重点介绍动力学普遍原理及其在振动分析中的应用

多媒体教学、传统讲授

6、模态分析的理论基础(3)

连续系统振动分析:一维波动方程(轴向振动、横向振动、扭振)

重点介绍连续系统的模态分析:一位波动方程的建立,固有频率和固有振型,主振型的正交性,纵向强迫振动

多媒体教学、传统讲授

7、模态分析的理论基础(3)

连续系统振动分析:梁的弯曲振动

重点介绍连续系统中梁的弯曲振动,包括动力学建模、固有频率、固有振型的求解,横向强迫振动

多媒体教学、传统讲授

8、模态分析的理论基础(3)

连续系统振动分析:求连续系统低频的近似方法

重点介绍连续系统模态分析时求基频或低频的近似方法

多媒体教学、传统讲授

9、时间历程的测量

试验结构的支撑方式、激励方式、激励装置、激励信号、测量系统、激振试验及冲击实验等

重点介绍实验模态分析中实验相关的内容,包括实验系统的约束、激

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