基于有限元仿真分析结构力学直观性教学

发布时间：2014-02-26 07:47:41 来源：文档文库

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基于有限元仿真分析的结构力学直观性教学

摘要:结构力学是港口与航道工程的一门重要专业课,其目标是培养学生的结构受力分析及计算能力,由于其内容较抽象、枯燥,部分学生在学习时感到有一定的难度。本文探讨了基于有限元数值分析的结构力学直观性教学实施方法,通过部分教学内容生动形象的数值仿真分析及动画演示,可使所学内容生动有趣,激发学生的学习兴趣。直观性教学有助于提高记忆品质,促进所学知识的掌握和巩固。

关键词:结构力学有限元直观性

中图分类号:g642.421 文献标识码:a 文章编号:1673-9795(2013)01(b)-0110-04

结构力学作为为港口与航道工程的专业基础课,其目标是使学生在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握杆系结构的计算原理和方法,培养学生的结构受力分析和计算能力,为学习后续专业课程以及进行结构设计和科学研究打下良好的力学基础。但结构力学理论性较强、比较抽象,加之近年高校扩招导致学生基础较以前弱些,部分学生感觉本门课程难学,对力学基本规律掌握不够,影响了后续专业课的学习及进一步的自学。面对这一问题,越来越多的高校开始探究结构力学的教学方法,如利用多媒体课件讲解、引入单元法教学等,加深学生对力学规律的认识,提高结构力学学习效果。

1 问题背景

直观性教学是指在教学中借助于直观的教学手段或通过让学生建立直接经验,来引导他们形成所学内容的清晰表象,丰富他们的感性知识,从而帮助他们理解一些比较抽象的知识。教学中常采用的手段包括模具或挂图的讲解、动画的演示及模型试验实验等。这一教学方法体现了认知过程,即通过感性、形象而具体的知识的学习,提高学生对课程学习的兴趣和积极性,减少学习抽象规律的困难;并通过展示事物的内部结构、相互关系和发展过程,帮助学生形成科学的概念,从而更好地深化认识和运用知识。对于结构力学的学习而言,这种方法也符合力学来源于工程实践、又服务于工程实践的发展应用规律。目前,结构力学的直观性教学大多满足于多媒体课件的应用和模型实验。多数多媒体课件只停留在对给定结构在给定荷载下的内力及变形的计算演示,无法反映变形与内力随材料性质或荷载变化而变化的规律,更不能进行模拟演示,无法实现真正的直观性教学;另外受教学条件和教学时数的限制,模型实验只能选择少量的教学内容供学生验证。本文以有限元仿真计算软件为教学手段,探讨结构力学教学内容的直观性教学实施方法,以期生动形象的再现力学规律,增强学生的感性认识,加深学生对力学概念的理解,提高结构力学定量计算及定性分析的能力。