胡順安++尚國瑞++陳慶樟++焦洪宇++趙飛

摘要：汽車工程學(xué)院在車輛結(jié)構(gòu)有限元課程教學(xué)中成立了教學(xué)改革小組，在軟硬件方面大力建設(shè)，并積極聯(lián)系企業(yè)走好課程探索之路。在教學(xué)過程中，有限元分析對象都來自于行業(yè)內(nèi)的汽車零部件，通過故障件和臺架對比等方式展開試驗教學(xué)。積極規(guī)劃和探索教學(xué)試驗課程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增加學(xué)習(xí)該課程的樂趣。

關(guān)鍵詞：行業(yè)學(xué)院；教學(xué)改革；汽車零部件；有限元分析；課程探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0172-02

汽車工程學(xué)院作為常熟理工學(xué)院新成立的行業(yè)學(xué)院，目的是為周邊城市和汽車行業(yè)輸送人才[1]。為了符合企業(yè)對人才的要求，開設(shè)了車輛結(jié)構(gòu)有限元課程。該課程若只進行軟件模擬分析不能使學(xué)生對課程有較深的了解。為此，課題小組圍繞汽車零部件有限元進行課程探索，與企業(yè)進行聯(lián)合分析、并利用空余時間參與行業(yè)培訓(xùn)，與相關(guān)設(shè)備廠家積極聯(lián)系，從軟硬件上滿足教學(xué)改革要求。

一、舊模式下的車輛有限元課程

原有車輛有限元課程在軟件所用版本較低，操作上比較復(fù)雜，所學(xué)內(nèi)容到企業(yè)工作后基本用不上。另外，多數(shù)教師是由高校畢業(yè)后直接任教，缺乏實際應(yīng)用過程。單純軟件教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

二、車輛有限元課程教學(xué)改革方向

學(xué)院在課程培訓(xùn)目標上進行較大的教學(xué)改革，不僅強調(diào)學(xué)術(shù)理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識，而且對學(xué)生在技能操作方面有較多的考核。車輛有限元課程作為教學(xué)改革的課程之一，首先成立課題小組，圍繞怎么上好課、滿足企業(yè)對人才的要求、使學(xué)生更容易接受課程知識、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熟練操作等方面進行討論和探索。

三、車輛結(jié)構(gòu)有限元課程探索內(nèi)容

（1）成立課題小組。原先課程由一位老師進行上課，其教學(xué)經(jīng)歷對該課程有直接影響。為了避免單個教師教學(xué)經(jīng)歷帶來的局限性，學(xué)院成立了課題小組。小組成員由教授、副教授、博士、有企業(yè)經(jīng)歷的在職教師和企業(yè)在職人員組成，對每一次課程進行詳細的設(shè)計。

（2）與企業(yè)聯(lián)合開展課程。為了解企業(yè)需求，學(xué)院利用假期和教師空閑時間，派遣教師深入企業(yè)進行相關(guān)知識的培訓(xùn)和實際操作培訓(xùn)；并與部分企業(yè)聯(lián)合開展觀摩試驗教學(xué)課程，通過理論和實際學(xué)習(xí)，加深對該課程的理解。

（3）加強軟硬件實力。首先，采用新版軟件，并與軟件公司積極聯(lián)系，爭取獲得更多的高校版節(jié)點和相關(guān)資源；其次在數(shù)據(jù)建模上，學(xué)院投入資金，購買ATOS三維掃描儀，解決汽車零部件數(shù)據(jù)建模方面的困難；另外，設(shè)立專項經(jīng)費，建立汽車零部件先進制造實驗室，新購2臺教師機終端和45臺學(xué)生機終端，從配置上滿足有限元仿真運算要求；學(xué)院近期擬對接觸全場應(yīng)變測量儀器進行招標；從軟件到硬件環(huán)境上滿足該課程開展的需求。

（4）探索開發(fā)車輛結(jié)構(gòu)有限元試驗課程。根據(jù)課程大綱要求，重點是將有限元軟件仿真結(jié)果與實際測量結(jié)果進行對比，將理論與實際聯(lián)合，充分加深學(xué)生對該課程的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。目前開展的試驗課程有重型車橋殼理論與實踐觀摩教學(xué)、推力桿故障有限元分析教學(xué)。近期還將開展轎車車門理論與試驗教學(xué)、發(fā)動機支架受力分析試驗教學(xué)、傳動軸受扭分析試驗教學(xué)等試驗課程。

四、車輛有限元試驗課程介紹

目前開展的試驗課程偏少，主要是因為課題組在2016年3月初剛剛成立；另外一些設(shè)備和儀器處于項目驗收或購買過程中，導(dǎo)致一些試驗課程并未實施。目前是已開展的課程主要有以下兩個方面：

（1）重型車橋殼理論與實踐觀摩教學(xué)。通過理論課程的操作教學(xué)，先確保每位同學(xué)能夠在軟件平臺上完成重型車橋殼的有限元仿真分析，由軟件觀察橋殼幾個部位的變形量情況。圖1為重型車橋殼臺架觀摩試驗，通過不同載荷加載并記錄多個測量監(jiān)控點位的變形；通過多種載荷進行有限元分析和實際加載過程的對比，了解軟件仿真過程和實際測量過程中的各部位變形量情況。

（2）推力桿故障有限元分析教學(xué)。由企業(yè)提供的推力桿三維，課題小組共同完成的推力桿有限元軟件仿真分析。該教學(xué)主要是通過有限元軟件模擬靜力學(xué)和屈曲分析[2]，使學(xué)生了解推力桿在使用過程中易失效故障部位。

通過軟件分析后，由學(xué)生討論推力桿分析可能會發(fā)生故障的部位，最后通過推力桿故障圖例，如圖2所示，分析并討論結(jié)果。通過研究和觀察實際故障件的實踐教學(xué)模式，加深對該課程的認識，讓學(xué)生意識到該課程的作用和意義。

五、車輛有限元課程試驗課程規(guī)劃和展望

目前，ATOS三維掃描儀已經(jīng)到位，接觸全場應(yīng)變測量儀器正在招標過程中，待該儀器到位，即將開展轎車車門理論與試驗教學(xué)、發(fā)動機支架受力分析試驗教學(xué)、傳動軸受扭分析試驗教學(xué)。通過ATOS三維掃描儀對汽車零部件進行逆向設(shè)計，采用手持加載儀器對汽車零部件進行加載，然后通過接觸全場應(yīng)變測量儀器對試驗的汽車零部件進行應(yīng)變掃描分析，通過變形或轉(zhuǎn)化后的應(yīng)力與有限元軟件分析情況進行對比。課題小組通過增加有限元試驗教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，擴大學(xué)生的知識面；通過學(xué)習(xí)該課程，不僅掌握軟件操作使用，而且了解如何確認分析結(jié)果正確性以及修正過程。

六、總結(jié)

學(xué)院在開展車輛結(jié)構(gòu)有限元課程方面，通過成立課題小組，在教學(xué)改革方面群策群力。并在教學(xué)軟硬件環(huán)境方面大力投資，積極主動與企業(yè)聯(lián)系，開展的課程實例都來自于行業(yè)內(nèi)的汽車零部件，課程與行業(yè)實際情況緊密聯(lián)系；通過實踐觀摩、故障研究討論等方式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)習(xí)的樂趣。并在后期增加了試驗課程的課時數(shù)，使學(xué)生能夠更直觀的了解該課程和實際受力情況的對比，充分認識到該課程的實用性。

參考論文：

[1]朱士中.應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的機制與模式創(chuàng)[J].江蘇高教，2016，（05）：80-83.

[2]胡順安，宋建平.重型卡車推力桿設(shè)計與校核[J].專用汽車，2012，（02）：78-79.