王悦勇 牛艳平 杜芳静
摘 要：工程力学是机械学科一门重要的基础课程，在课程体系中起着关键的作用。但该课理论性强、公式多、理论抽象，在教学过程中会经常出现学生厌学，从而影响课堂教学质量。因此，在教学过程中，结合应用型人才培养的目标，改变教学内容及方法，探索新的教学方式，使学生们融入课堂教学中，进而提高教学质量，使学生的专业知识和应用能力全面提高。该文讨论了一种在工程力学课堂中引入SOLIDWORKS的教学新方法。该方法倡导以理解理论知识为基础，以直观的仿真分析为手段，注重提高学生的学习兴趣，有助于培养学生的力学建模和分析解决实际工程问题的能力。
关键词：SOLIDWORKS 工程力学 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（a）-0245-02
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确指出：“不断优化高等教育结构，优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合。重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。”工程力学是一门面向机械、土木等众多相关专业所开设的专业基础课，与实际工程联系极为紧密。但该课理论性和实践性都很强，而且难度较大，学生学习中容易产生厌学情绪，这就要求教师在教学过程中，改变教学方法和内容，探索适用于应用型教育的改革措施，使学生掌握必要的理论知识的同时，培养学生运用力学知识去解决实际工程问题的能力。
该文以某一具体算例进行分析，主要目的是使学生掌握传统工程力学计算方法，掌握软件仿真分析操作流程，掌握对零件强度校核的方法，培养学生“自主学、主动手”的意识，锻炼学生用所学专业知识，分析问题、解决问题的能力。
1 引用例题
实际工程中，某机械产品结构件可以简化成图示圆截面阶梯杆，已知轴向载荷F1=20kN，F2=230kN;杆的直径d1=14.5mm、d2=16mm;材料为普通碳钢，屈服极限σs=220MPa，取安全因数ns=1.8，AB=BC=200mm，试校核该阶梯杆的强度。
2 理论计算
2.1 作轴力图
把AB段用截面法从中间截开，可知：FAB=20kN。
把BC段用截面法从中间截开，可知：FBC=-210kN。
2.2 强度校核
故BC段强度不满足要求。
3 仿真分析
3.1 三维建模
首先打开soldworks 2018，然后点击【文件】中的【新建】，创建拉压_part文件并点击确定，然后点击【草图】，选择前视基准面，然后创建一个直径为14.5mm的圆，然后点击【退出草图】，之后点击【特征】中的【拉伸凸台】，拉伸长度为200mm，完成AB段轴的绘制，然后选择前视基准面，然后同样的方法创建一个直径16mm的圆，然后点击【拉伸凸台】，拉伸长度仍为200mm，方向反向，完成BC段轴的绘制。
3.2 Simulation仿真
点击【Simulation】>【新算例】>【静应力分析】>【确定】。
右单击【零件】>【应用/编辑材料】>选【普通碳钢】>【应用】>【关闭】。
右单击【网格】>【生成网格】>【确定】。
右单击【夹具】>【固定几何体】>选粗圆柱的底面，【确定】。
右单击【外部载荷】>【力】>选细圆柱的外端面，力大小为20000N，【反向】>【确定】，同理在中间面，力大小为230000N【确定】。完成两个外加载荷。
单击【运行】，得到材料应力分析图。
4 理论计算与仿真结果对比分析
理论计算与仿真结果一致。
由于理论计算中：σ1=121.1MPa<[σ]=122.2MPa， σ2=1044.5MPa>[σ]=122.2MPa，与三维软件绘制所做应力检测仿真值一样，所以理论计算与仿真结果一致。
5 结语
应用型本科院校在应用型人才培养过程中，通过以先进的教学软件为载体的方法，将多门课程融入实践教学中去，进行课程教学改革，有助于提高大学生学习积极性与创新能力、培养优秀的技术型人才，同时增强了教师的科研能力和水平，提高了办学层次。这对培养目标的实现和学校的发展都将发挥着重要而长远的作用。
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