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1、现代设计理论与方法一、课程介绍现代设计理论与方法是材料成型及控制工程专业本科学生学科基础选修 课，起到为有关专业课提供现代设计方法手段的作用。本课程主要阐述机械工程 中常用的现代设计方法，使学生形成利用现代设计工具获得设计方案的基本能 力，并在优化设计方面受到一定的训炼，掌握必要的软件应用技术，为学习专业 课准备技术基础。本课程所讲述的内容有绪论、设计方法学、优化设计等共3章，共包含理论 24学时，以期末考试形式结课。IntroductionuModern Design Theory and Methodn is the subject basis of material processing
2、 professional elective courses, plays a role in providing modern design methods and means for professional courses. This course focuses on the modern design methods used in mechanical engineering, so that students can form the basic ability to obtain the design plans by using morden design tools, re
3、ceive certain training in optimization design, master the necessary software application technologies, and prepare the technical foundation on learning specialty curricula.This course covers three chapters, including introduction, design methodology and optimal design. It will take 24theoretical les
4、sons. The course concludes with a final examination.课程基本信息课程名称现代设计理论与方法课程编码431510英文名称Modern Design Theory and Method课程学时24课程学分1.5课程类别学科基础课程课程性质选修课开课学期第6学期课内实验学时适用专业材料成型与控制工程开课单位材料加工工程系锻压教研室选用教材现代设计方方.机械工业出版社.赵松年主编.优化设计.吉林大学出版社.何忠保主编.主要参考书1 .现代设计方法.华中科技大学出版社.王安麟主编.2 .最优化理论与算法.清华大学出版社.陈宝林主编.3 .常用算法程序集
5、.清华大学出版社.徐士良主编.二、教学大纲1、教学目的“现代设计理论与方法”是材料成型及控制工程专业的学科基础选修课。本课程主要阐 述机械工程中常用的现代设计方法，重点掌握优化设计。开设此课程旨在为有关专业课提供 现代设计方法手段的作用，为高校培养知识面宽、具有创新实践能力的应用型人才。2、教学要求教师要积极备课，对课程内容要融会贯通，切忌照本宣科。授课在多媒体教室，充分利 用多媒体动画教学课件，结合典型实用案例和相关软件，边授课边演示。做到授课内容与大 纲相符，注重平时成绩（作业和实验）积累，成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、 公开，能促使学生学习的积极性。3、预备知识或先修课程要求先
6、修课程主要有高等数学、线性代数、机械设计等。4、教学方式课程由理论课堂和实验操作引导两局部组成，一律采用多媒体动画教学。理论授课20 学时，教师讲授与课堂讨论相结合；实验操作引导4学时，以学生上机编程为主，教师引导、 答疑为辅。5、实验环境和设备（1）硬件环境：每个学生一台微型计算机及基本设备。（2）软件环境:Windows XP Matlab 7.0、VC+等软件。6、课程教学内容及学时分配第1章概论（2学时）1. 1现代设计1.1.1 现代设计的概念1.1.2 现代设计的特点1.2 机械产品设计1.3 . 1现代机械1.3.2 新产品开发1.3.3 机械产品设计的三个阶段1.4 局部现代设
7、计方法简介1.4.2 可靠性设计1.4.3 有限元法1.4.4 计算机辅助设计1.4.5 人工神经元算法1.4.6 工程遗传算法1.4.7 智能工程1.4.8 价值工程1.4.9 工业产品艺术造型设计1.4.10 人机工程1.3. 10并行工程模块化设计1. 3. 12相似性设计1.3. 13摩擦学设计1.4. 14三次设计反求工程设计教学重点、难点：重点掌握现代设计方法的特点，了解现代设计的概念及局部现代设计方法。思考题：机械产品设计一般进程是什么？第2章设计方法学（2学时）1概述2.1.1 设计方法学的涵义1.2设计方法学的研究对象2.2技术系统及其确定2.1技术系统1. 2. 2信息集约
8、2. 3调研预测2. 2.4可行性报告2. 3系统化设计2. 3. 1功能分析2. 3. 2功能元求解2. 3. 3方案综合2. 3.4设计工具2.4评价决策5创新思维与技法教学重点、难点：重点掌握系统化设计研究方法，理解设计方法学的涵义及研究对象。思考题：可行性报告包括哪些内容？第3章优化设计（16学时）优化设计的基础知识（2学时）2.1.1 实际技术问题及其数学模型1.2术语优化设计过程的形象化表达3.2线性优化设计（4学时）3. 2.1规范型及标准型线性规划线性规划的基本原理及几种特殊情况单纯形法3. 3非线性优化设计3. 3.1非线性规划特点及其优化设计方法简述(2学时)3. 3.2单
9、变量函数的优化设计方法(2学时)(a)黄金分割法(b)二次多项式近似法(c)外推内插法3. 3.3无约束条件下多变量函数的优化设计方法(4学时)(a)概述(b)变量轮换法(c) 一阶梯度法(d)共挽梯度法(e)单纯形加速法3. 3. 4约束条件下多变量函数的优化设计方法(2学时)(a)等式约束下的拉格朗日乘子法(b)不等式约束下的拉格朗日乘子法教学重点、难点：掌握线性规划的基本原理及设计方法一一单纯形法；理解非线性规划 的特点，掌握单变量函数的优化设计方法，掌握无约束条件下多变量函数的优化设计方法, 包括变量轮换法、一阶梯度法、共挽梯度法、单纯形加速法，以及有约束条件下的拉格朗日 乘子法。思考
10、题：线性规划和非线性规划的特点分别是什么？说说每一种算法的计算流程。7、实验工程内容、学时分配、实验小组5序号实验工程内容提要实验 类型学时分配分组人数实验地点教学 要求1线性优化设计方法利用Matlab7.0软件编程计算 三个考题，并输出结果。设计21423 机房成绩：优、 良、中、及 格、不及格。2非线性优化 设计方法利用VC+软件编程计算考题(四 选三)，并输出结果。设计218、考核要求、考核方式及成绩评定标准（1）课程考核成绩由期末考试（70%）、课堂出勤及作业（20%）和实验效果（10$）三 局部组成。（2）期末考试以开卷方式进行，总分值100分。（3）平时作业和实验效果评价，分优秀、良好、一般、合格及不合格5个等级记载， 期末采用加权累计的方法计分。（4）最终课程考核成绩采用百分制，总分值100分，60分为及格。9、其他说明根据各个专业的特点，授课及实验内容可以有所侧重或选择。