前言
习近平总书记指出，高质量发展是“十四五”时期我国经济发展的必由之路，要坚定不移地走自主创新道路，把创新发展主动权牢牢掌握在自己手中。由计算力学和计算机科学相结合而发展起来的有限元法作为工程分析的“金钥匙”，在复杂机械和工程结构的性能分析和优化设计中发挥着不可替代的作用。从微重力条件下空间站的强度分析到极端环境下核潜艇关键承压件的寿命预测，从新能源汽车的优化设计到建筑结构的稳定性评估，有限元法的应用几乎无处不在。八十多年的理论创新和技术进步，使其成为工程领域最为成功和应用最为广泛的建模工具之一。
为深入贯彻国家《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》等通知精神，河北工业大学课程教学团队携手学堂在线平台，特别推出《有限元法基础与应用》在线课程。本课程不仅系统性地讲授有限元法基本的数学力学原理，更通过案例教学、任务驱动等形式，将基础理论与操作实践有机结合，旨在培养学生使用现代工具解决复杂工程问题的能力。
课程介绍
本课程系统性地讲授了有限元法基本的数学力学原理，给出了单元和插值函数构造的一般方式；在此基础上，深入浅出地论述了工程结构分析中常用的一维、二维、三维单元和动力学问题有限元的创建及求解过程，并结合实例对有限元建模技术进行了详细阐述。课程注重基础理论与工程实践的有机结合，通过实际工程问题的简化求解，引导学生在实践中提炼问题，培养学生的科研创新能力和解决复杂工程问题的能力。
课程亮点
理论为基：课程以深入讲授有限元法基本的数学力学原理、单元和插值函数的构造、有限元法建模及求解为主线，突出原理、方法和关键概念的阐述。
注重实战：紧密结合实际工程问题的学科背景，采用尽可能通俗的工程语言来构建与之对应的有限元求解模型，旨在培养学生解决复杂工程问题的能力。
名师领衔：课程由国家级高层次人才韩旭教授领衔，河北工业大学王刚教授主讲，湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室崔向阳教授提供支持。
突出创新：聚焦学科前沿，课程讲授过程中融入了本领域相关研究的最新成果，旨在拓宽学生的视野，激发学生的创新思维，培养学生的科研热情。
资源丰富：本课程配套教材为《机械结构有限元法基础与程序设计》，Matlab及Python版的程序源代码、迈曦软件的求解实操等配套资源丰富。
课程大纲
第1章 漫谈有限元
第2章 加权余量法
第3章 强弱形式与有限元
第4章 杆与桁架结构的有限元法
第5章 弹性力学基础
第6章 弹性力学的有限元法
第7章 形函数及其构造
第8章 线性三角形单元
第9章 平面四节点四边形单元
第10章 三维四节点四面体单元
第11章 动力学问题有限元法
第12章 模拟技术
课程团队
01 韩旭
教授，国家级高层次人才，长期从事复杂装备先进设计领域的理论创新、技术突破与工程应用研究，主持包括科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目、国家自然科学基金创新群体项目、国家重点研发计划、国防973项目等多项国家级重大项目。
出版了《Numerical Simulation-based Design: Theory and Methods》等学术专著5部，发表SCI论文300余篇，他引15000余次，2014-2024年连续入选Elsevier中国高被引学者，授权国家发明专利50余项。
以第一完成人获国家科技进步二等奖、教育部自然科学一等奖、中国机械工业科学技术一等奖、河北省科技突出贡献奖、河北省教学成果一等奖等多项国家级和省部级奖励。
02 王刚
教授，博士生导师，主要从事基于数值模拟的复杂装备智能设计与制造、数理模型融合驱动的计算力学等方面的研究。主持及作为骨干参与科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项。
在国内外知名学术期刊上发表高水平论文40余篇，编著《机械结构有限元法基础与程序设计》等教材4部，作为第一完成人获教育部第二批“人工智能+高等教育”应用场景典型案例、中国机械行业产教融合教育教学创新大赛一等奖等多项奖励。
河北工业大学研究生课程改革
河北工业大学研究生课程改革的核心目标是通过系统性调整课程结构、强化学术训练和实践创新，以支撑高层次人才培养需求。通过构建多元化课程体系，优化培养机制，全面提升研究生教育质量。改革重点围绕五类课程展开：在线精品课程推动优质资源共享，创新实践课程强化学生科研与动手能力，校企联合课程促进产教深度融合，学科交叉课程拓展学术视野，素养类课程提升综合能力。自2017年以来，我校获批省级研究生精品课程立项建设项目5项、省级研究生专业学位精品教学案例（库）立项建设项目5项目、省级研究生示范课程立项建设项目81项、省级研究生专业学位教学案例（库）立项建设项目78项。通过建设省级课程项目建设，充分发挥标杆引领作用，推动课程质量整体提升。
图/文：高长虹 吴迪 王亿绵 审核：沈伯雄 张帅