課程資訊
課程名稱
基礎有限元素法
FUNDAMENTAL FINITE ELEMENT METHOD 
開課學期
98-1 
授課對象
學程  奈米科技學程  
授課教師
洪振發 
課號
ESOE5028 
課程識別碼
525 U1640 
班次
 
學分
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期四6,7,8(13:20~16:20) 
上課地點
工科207 
備註
大學部/研究所課程。
總人數上限:56人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/981FEM 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

1. 簡介(Fundamental Concepts of FEM - an Introduction)
2. 邊界值問題之加權積分組式
(Weighted-Integral Formulation of Boundary Value Problems)

3. 一維元素(1-D Element)

3.1 二階邊界值問題(Second-Order Boundary Value Problem)
3.1.1 一維桿件問題(1-D Rod Problem)
3.1.2 一維熱傳問題(1-D Thermal Problem)
3.2 四階邊界值問題(Fourth-Order Boundary Value Problem)
3.2.1 樑之彎曲(Bending of Beam)
3.3 一維元素二維問題(1-D Element 2-D Problem)
3.3.1 二維桁架(2-D Truss)
3.3.2 平面樑(Plane Frame)
3.4 一維有限元素法程式(Programming of 1-D Finite Element Methods)
3.5 平有限元素之誤差分析(Finite Element Error Analysis)
3.6 固有值及時變問題(Eigen Value and Time Dependent Problem)
3.7 數值分析(Numerical Integration)

4. 二維元素(2-D Element)

4.1 純量問題(Scalar Problem)
4.2 向量問題(Vector Problem)
4.3 數值內插與積分(Numerical Interpolation and Integration)
4.4 二維元素二維問題(2-D Element 2-D Problems)
4.1.1 平面彈性問題(Plane Elasticity)
4.1.2 黏性非壓縮性流(Viscous Incompressible Fluid)
4.1.3 二維熱傳問題(2-D Thermal Problem)

5. 二維有限元素法程式(Programming of 2-D Finite Element Method)  

課程目標
介紹有限元素法的數學基礎,有限元素方程式的建立,以及求解方法。 
課程要求
 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
另約時間 
指定閱讀
 
參考書目
1.Chandrupatla and Belegundu
Introduction to Finite Elements in
Engineering Prentice-Hall
Internal ,1991
2.Reddy, J. N. An Introduction to
The Finite Element Method 2nd
Edition,McGraw-Hill ,1993

 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
報告 
0% 
 
2. 
作業 
50% 
 
3. 
隨堂測驗 
0% 
 
4. 
期末考 
25% 
 
5. 
期中考 
25% 
 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
  Fundamental concepts of FEM - an introduction 
第2週
  Some example of FEM

Boundary Value Problems
Potential energy, Ray-Ritz Method, Galerkin’s Method
 
第3週
  續上週 
第4週
  One-dimensional Bar structures
Derive the finite element equation: linear shape function

 
第5週
  One-dimensional Bar structures
Derive the finite element equation:
Quadratic shape function,quadratic element
Temperature effects 
第6週
  續上週
Solution of linear simultaneous equation
Positive definite matrix, Gaussian Elimination method, Conjugate gradient methods
Equation solver,Program FEM1D, BANDSOL, SKYLINE 
第7週
  Trusses
Plane trusses
3D-trusses
Program TRUSS2D, TRUSS3D
 
第8週
  Two-Dimensional Problem Using Constant Strain Triangles
Finite element modeling
Derivation of constant-strain-triangle element
Boundary condition
Orthotropic material, Temperature effects
PROGRAM CST
 
第9週
  續上週 +
2D Iso-parametric Elements and Numerical Integration 
第10週
  期中考  
第11週
  2D Iso-parametric Elements and Numerical Integration,  
第12週
  Scale Field Problems Steady state heat transfer Potential flow, Acoustics
 
第13週
  續Scale Field Problems Steady state heat transfer Potential flow, Acoustics 
第14週
  Beams and Frames  
第15週
  續Scale Field Problems Steady state heat transfer Potential flow, Acoustics 
第16週
  Dynamic consideration Mass matrix, Guyan reduction, Rigid body modes
 
第17週
  續上週 
第18週
  期末考