基于SOLIDWORKS軟件的工程力學教學改革嘗試

王悅勇 牛艷平 杜芳靜

摘? 要：工程力學是機械學科一門重要的基礎課程，在課程體系中起著關鍵的作用。但該課理論性強、公式多、理論抽象，在教學過程中會經常出現學生厭學，從而影響課堂教學質量。因此，在教學過程中，結合應用型人才培養的目標，改變教學內容及方法，探索新的教學方式，使學生們融入課堂教學中，進而提高教學質量，使學生的專業知識和應用能力全面提高。該文討論了一種在工程力學課堂中引入SOLIDWORKS的教學新方法。該方法倡導以理解理論知識為基礎，以直觀的仿真分析為手段，注重提高學生的學習興趣，有助于培養學生的力學建模和分析解決實際工程問題的能力。

關鍵詞：SOLIDWORKS? 工程力學? 教學改革

中圖分類號：G642 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（a）-0245-02

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》明確指出：“不斷優化高等教育結構，優化學科專業、類型、層次結構，促進多學科交叉和融合。重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規模?！惫こ塘W是一門面向機械、土木等眾多相關專業所開設的專業基礎課，與實際工程聯系極為緊密。但該課理論性和實踐性都很強，而且難度較大，學生學習中容易產生厭學情緒，這就要求教師在教學過程中，改變教學方法和內容，探索適用于應用型教育的改革措施，使學生掌握必要的理論知識的同時，培養學生運用力學知識去解決實際工程問題的能力。

該文以某一具體算例進行分析，主要目的是使學生掌握傳統工程力學計算方法，掌握軟件仿真分析操作流程，掌握對零件強度校核的方法，培養學生“自主學、主動手”的意識，鍛煉學生用所學專業知識，分析問題、解決問題的能力。

1? 引用例題

實際工程中，某機械產品結構件可以簡化成圖示圓截面階梯桿，已知軸向載荷F1=20kN，F2=230kN;桿的直徑d1=14.5mm、d2=16mm;材料為普通碳鋼，屈服極限σs=220MPa，取安全因數ns=1.8，AB=BC=200mm，試校核該階梯桿的強度。

2? 理論計算

2.1 作軸力圖

把AB段用截面法從中間截開，可知：FAB=20kN。

把BC段用截面法從中間截開，可知：FBC=-210kN。

2.2 強度校核

故BC段強度不滿足要求。

3? 仿真分析

3.1 三維建模

首先打開soldworks 2018，然后點擊【文件】中的【新建】，創建拉壓_part文件并點擊確定，然后點擊【草圖】，選擇前視基準面，然后創建一個直徑為14.5mm的圓，然后點擊【退出草圖】，之后點擊【特征】中的【拉伸凸臺】，拉伸長度為200mm，完成AB段軸的繪制，然后選擇前視基準面，然后同樣的方法創建一個直徑16mm的圓，然后點擊【拉伸凸臺】，拉伸長度仍為200mm，方向反向，完成BC段軸的繪制。

3.2 Simulation仿真

點擊【Simulation】>【新算例】>【靜應力分析】>【確定】。

右單擊【零件】>【應用/編輯材料】>選【普通碳鋼】>【應用】>【關閉】。

右單擊【網格】>【生成網格】>【確定】。

右單擊【夾具】>【固定幾何體】>選粗圓柱的底面，【確定】。

右單擊【外部載荷】>【力】>選細圓柱的外端面，力大小為20000N，【反向】>【確定】，同理在中間面，力大小為230000N【確定】。完成兩個外加載荷。

單擊【運行】，得到材料應力分析圖。

4? 理論計算與仿真結果對比分析

理論計算與仿真結果一致。

由于理論計算中：σ1=121.1MPa<[σ]=122.2MPa， σ2=1044.5MPa>[σ]=122.2MPa，與三維軟件繪制所做應力檢測仿真值一樣，所以理論計算與仿真結果一致。

5? 結語

應用型本科院校在應用型人才培養過程中，通過以先進的教學軟件為載體的方法，將多門課程融入實踐教學中去，進行課程教學改革，有助于提高大學生學習積極性與創新能力、培養優秀的技術型人才，同時增強了教師的科研能力和水平，提高了辦學層次。這對培養目標的實現和學校的發展都將發揮著重要而長遠的作用。

參考文獻

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