國立中興大學教學大綱
課程名稱 (中) 有限元素法(6736)
(Eng.) Finite Element Method
開課單位 土木系
課程類別 選修 學分 3 授課教師 余志鵬
選課單位 土木系 / 碩士班 授課使用語言 中文 英文/EMI 開課學期 1122
課程簡述 (中)
介紹有限元素法的理論並經由實作與應用來熟悉理論。
本課程教授基本之有限元素法原理及其運用方法及限制。課程主題包括常用有限元素公式之推導、有限元素種類及功能之介紹、誤差估計及問題解析。問題模擬種類涵蓋線性、非線性及動力有限元素介紹。除課堂講解外，並有特殊用途程式與教育軟體的教學、程式擴充練習及演練。本課程有助於研究生對數值模擬理論及模型建置的了解。
(Eng.)
This is an introductory graduate-level course to explore Finite Element method.
The contents cover basic topics such as Formulation of the finite element procedures, Derivations of various types of elements, Element Behavior and Geometry issues including continuity & completeness, convergence, construction of shape functions, element coordinates, isoparametric elements, element instabilities, error estimation, etc. In addition to routine class lectures, students are instructed to learn the basic theory and formulation for finite elements (FE) with hands-on experience on FE programming (Fortran and MATLAB).
先修課程名稱
課程含自主學習 Y
課程與核心能力關聯配比(%) 課程目標之教學方法與評量方法
課程目標 核心能力 配比(%) 教學方法 評量方法
(中)
使學生能夠了解
1. 有限元素法發展史。
2. 有限元素法推導原理。
3. 有限元素法程式組成。
4. 不同元素推導及應用。
5. 有限元素法程式執行分析。
(Eng.)
Instruct students to possess basic knowledge on FEM regarding
1. History of its development.
2. Derivations of formulations.
3. Constitution of an analysis program.
4. Applications of various common elements.
5. Program execution and function expansion.
1.土木工程理論之計算、分析能力。
2.土木工程實務之分析、評估、設計、執行能力。
5.結構工程、水利工程、大地工程、測量資訊、營建管理、土木防災、永續工程之專業知識。
6.策劃、執行專題研究及撰寫專業論文之能力。
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講授
討論
習作
測驗
作業
出席狀況
書面報告
授課內容(單元名稱與內容、習作/每週授課、考試進度-共18週)
週次 授課內容
第1週 01 前言、課程介紹 [自主學習周活動兩周次 (安排於 第7-8周間 15-16周間 進行)]
02 一維構件元素介紹－能量法、微分方程解析
03 一維構件元素介紹－能量法、微分方程解析 習作 1
04 二維元素問題－基本觀念、矩形元素
05 二維元素問題－三角元素、等參元素 習作 2
06 二維元素問題－極座標問題
07 春假週
08 場問題觀念介紹 - 流體與扭轉基本問題 習作 3
09 期中考 期中考
10 三維固體元素
11 基本元素歸納與運用
12 特殊教學用途程式介紹及其在彈性力學問題中的應用 習作 4
13 三維固體元素 - 圓柱座標問題
14 版、殼元素簡介 習作 5
15 非線性問題簡介 習作 6
16 學期報告
17 其他有限元素基本觀念補充(動力問題)
18 期末考
第2週 02 一維構件元素介紹－能量法、微分方程解析
第3週 03 一維構件元素介紹－能量法、微分方程解析 習作 1
第4週 04 二維元素問題－基本觀念、矩形元素
第5週 05 二維元素問題－三角元素、等參元素 習作 2
第6週 06 二維元素問題－極座標問題
第7週 07 自主學習 (self-study) ANSYS軟體演練 (於第7-8周間進行)
第8週 08 場問題觀念介紹 - 流體與扭轉基本問題 習作 3
第9週 09 期中考 midterm exam
第10週 10 三維固體元素
第11週 11 基本元素歸納與運用
第12週 12 特殊教學用途程式介紹及其在彈性力學問題中的應用 習作 4
第13週 13 三維固體元素 - 圓柱座標問題
第14週 14 版、殼元素簡介 習作 5
第15週 15 非線性問題簡介 習作 6
第16週 16 自主學習 (self-study) 專題製作準備 (於第15-16周間進行) 學期報告開始線上討論
第17週 17 其他有限元素基本觀念補充(動力問題、fiber element、hyper element)
第18週
18 期末考+期末專題報告
學習評量方式
計算及數值習作 Homework assignments(40%)、
期中考 midterm exam(30%)、
期末報告及簡報 semester report (30%)
平時上課表現 class participation(+10%)
教科書＆參考書目(書名、作者、書局、代理商、說明)
教科書
1. [主要] Cook, R.D., Malkus, D.S., Plesha, M.E., and Witt, R. J., Concepts and Applications of Finite Element Analysis, 4th Ed., John Wiley & Sons, New York, 2002. 歐亞
參考書目
2. Liu, GR and Quek, SS, Finite Element Method, A Practical Course, Butterworth-Heinemann, 2003.
3. Finite Elements for Structural Analysis, W. J. Weaver and P. R. Johnston, Prentice-Hall.
4. Bathe, K.J., Finite Element Procedures, 2nd Ed., Prentice Hall, 1996.
課程教材（教師個人網址請列在本校內之網址）
教師自行編撰講義 及 參考書目、課外文獻閱讀
課程輔導時間
週二第34節，週三第2節
聯合國全球永續發展目標
提供體驗課程：N
請尊重智慧財產權及性別平等意識，不得非法影印他人著作。
更新日期 西元年/月/日：2024/01/11 17:05:51 列印日期 西元年/月/日：2024 / 5 / 08
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