杨立娟, 郭艳婕, 田绍华, 陈雪峰, 李 兵

(西安交通大学 机械工程学院， 西安 710049)

0 引 言

工程能力强的人才究竟如何培养，一直是工程教育的难题。国内外学者对于工程人才的培养也有不同的探讨分析[1-4]。中国工程教育专业认证协会在机械类专业认证“自评报告”中要求，机械类专业要开设计算方法课程[5]。有限元方法是当今工程分析中应用最广泛的数值计算方法[6-8]，是机械专业至关重要的课程，而计算方法是有限元的重要基础之一，“新工科”也提出要建立新学科[9-10]，因此，我校机械工程学院在新版培养方案中确定了“工程有限元与数值计算”课程，该课程从计算方法、材料力学等基础知识入手，深入浅出，让学生抓住有限元的本质[5]，学用结合，锻炼学生的工程实践能力。传统有限元课程的实践环节只有上机，利用有限元分析软件分析问题。但是，有限元计算的结果可靠吗？如何利用计算结果对设计进行修改和优化？这两个问题一直困扰着学生，也是指导教师难以解释的问题[11]。因此，提出了以学习产出为导向的虚实结合的真实工程问题驱动的实验教学项目，重在培养学生分析和解决复杂工程问题的能力。

1 实验教学项目背景

本实验项目由科研项目转化而来，实验对象为工程实际中的蒸压釜开门机构，如图1中圆圈所示位置。蒸压釜是一种体积庞大、质量较大的大型压力容器，釜门质量高达3～4 t，在釜门重力作用下，开门机构承受巨大载荷，整个结构易产生变形，导致釜门难以正常开关，尤其是中间轴上应力较大，甚至出现过轴断裂事故。……