| 选课类别:计划内与自由选修 | 教学类型:理论课 |
| 课程类别:本科计划内课程 | 开课单位:近代力学系 |
| 课程层次:专业核心 | 学分:4.0 |
《计算力学基础》课程由丁航和吴恒安两位老师共同讲授,分为计算流体力学和计算固体力学。这门课程是大三下难度最大的课程之一。计算流体力学由丁航老师主讲,主要内容包括有限差分法、差分格式的构造方法与有效性、以及流体运动的数值模拟;计算固体力学部分由吴恒安老师主讲,主要涉及有限元法、加权余量法、变分法等。两位老师教学中多采用板书,教学水平高,内容详实且具实用性。
课程设有书面作业和编程大作业,流体力学部分包括2~3次书面作业和3次编程作业,难度较高;固体力学部分作业题量大,对变分法等要求深入理解。编程任务要求较高,对编程能力有一定要求。学生普遍反映作业负担重,尤其是编程大作业压力较大。
考试包括笔试和上机考试,分别针对流体力学和固体力学两部分进行。笔试涉及理论知识的推导与格式分析,上机考试需要使用comsol和自编程序求解问题。考题难度普遍较大,尤其是固体部分的变分法题,较多学生反映时间不够用。给分虽相对严格,但在学有所成的同时,也为综合能力的培养提供了平台。
这门课程内容丰富且实用,特别适合未来打算从事计算方面研究的同学。尽管课程难度大、任务重,但学成后收获较大。如果你对编程不太熟练,可能需要花额外的时间提升相关能力。一些学生建议将这门课拆分为选修,以减轻课程压力。如果对计算力学不感兴趣,或编程基础较弱,需慎重考虑是否选修。
无论是从内容安排,课程难度,还是课后作业和大作业来看,这都不是一门4学分的课。听说今年考试会比去年还难。如果能把流体和固体分开,改成选修,也许会好一些。
看到刚才有同学把题目(2026)回忆了一下,补充一下流体的 应该接近原题题干了。以及上传了流体部分的笔记,如果有需要可以看看。希望可以帮助到下一届同学复习。也是给自己留个记录和回忆吧。
虽然上传原题可能导致题目难度通货膨胀,但是感觉每年其实要求的都只是作业而已。这几道题上课or作业都有十分类似的 第二题上课也讲过了,流体部分上课听听考试没问题的,而且重点在泰勒展开,差分算子法,误差类型与稳定性,耗散性和色散性这几个小内容上,后面讲了很久的模型方程差分和流体动力学方程组差分考试基本不涉及,都留大作业了。感觉丁航老师的课程安排、作业大作业题目设计、考试内容以及板书都很不错,学完感觉收获不少。

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至于固体部分,吴恒安作为工院院长,讲这门课的水平以及课程设计实在是让人失望。
吴恒安的上课原则是: 我觉得简单的你们都该会,而且有ai,你们可以下去自学,我的任务是告诉你们要考什么。
我觉得仅仅让自学也ok,而且个人经验是,认识的同学没有一位能够理解他上课时巫灵法师一般的咒语和画符是在干什么。
换句话说,难度是被其糟糕教学方式以及不合理的课程内容要求人为放大的,不是知识本身造成的:一门4学分的课,固体占一半,这一半再拆开,前半学期要求从零开始学会matlab或者其他编程语言手搓有限元,你需要理解自由度编号、单元组装、边界条件处理、载荷处理、后处理输出。然而这些并不是听一遍“有限元原理”就自然会写的。
然而这还不止,你需要学会有限元软件comsol的基本操作。
为了单独考核这部分添加了上机考试,要求包括 MATLAB 有限元编程、COMSOL 操作、网格、复杂边界、点载荷/边界载荷/压力载荷、位移/应力/主应力/Mises 应力输出、结果导出和绘图等。
这些内容如果作为一门单独的有限元实验课或数值实现课来训练,是合理的;但如果只是附着在一门 4 学分的计算力学课里,又没有充分的课堂训练,就会变成非常重的负担。
后半学期要求在几节课之内学习如下内容:
A 变分法:从泛函到控制方程;
B 加权余量法:从残差到弱形式,以Galerkin为重点
C Ritz 法:能量泛函 + 待定系数;
D 形函数与有限元离散:刚度矩阵组装、梁和二维问题的各种形函数;
E 等参单元与数值积分:Jacobian、导数变换、高斯积分。
对于这门课所要求的复杂且繁重的知识,吴恒安似乎认为:作为科大的学生,你应该会写;即使不会,也很容易借助 AI 学会。但他忽略了学习是需要时间的,而且大部分同学并不能仅仅听一遍名词,就自动把整套知识体系补齐。
此外,把多门课程的内容装进一门课程,在有限的时间之内以如此速度推进,只会导致学生无法真正理解知识。塞得多、讲得快、训练少、考得细,还装作这是宽厚扎实,这是科大课程的通病,这门课固体力学部分把这个问题推到了一个极端的位置,从而人为地提高了课程难度。
我不知道其讲授其他课程时是否也是类似态度。但现实是,讲课好坏似乎并不真正纳入教授的核心考核内容,而且讲课质量往往更多由教学督导和检查人员评价,学生评价影响甚微。结果是,教学评价更像是在他们自己的圈子里自我循环,承担课程设计后果的学生有效反馈的路径似乎只有教学研讨会。
总体看来,这门课本身很有价值,因为有限元和 CFD 都是力学专业非常重要的工具。流体部分的教学和考核相对清楚,复习路径也很明确,学完确实很有收获;但固体部分的教学体验很差,主要的问题在于教学组织的糟糕。
泾渭分明,冷暖自知;璞玉浑金,明珠暗投。以此。
一是给自己留个记录,二是想着如果能让下一届对这门课的考试少一点恐惧,那就再好不过了。
大三下五系最硬核的课程了,没有之一。
课程分为计算流体力学和计算固体力学两部分,每周各上一次课。计算流体力学由丁航老师主讲,主要讲授有限差分法,计算固体力学由吴恒安老师主讲,讲授有限元法,课程考核也是两部分分开考核,各占50分最后求和。两位老师大部分都是板书教学,吴老师偶尔会用PPT辅助教学,对于一门本质上是计算数学课的课程,采用板书教学个人感觉体验还是不错的,可以看出两位老师深厚的功底。
计算流体力学部分主要讲授了差分格式的构造方法:Taylor展开法,微分算子法;差分格式的有效性:误差定义、稳定性分析;修正微分方程;各种模型方程的差分格式;不可压缩流动的数值模拟;等等。一共布置了2~3次书面作业+3次编程作业,书面作业总体难度不大,题目都是上课讲授的知识点;编程作业前两次比较简单,最后一次大作业稍微复杂一些,是求解顶盖驱动的流体运动(好像每一年都不一样),可能需要花一段时间调整计算参数和debug,不过总体上还是按照上课讲授的差分格式套公式,debug相对不算太难。最后考试部分是微分算子构造差分格式+分析差分格式的稳定性,都是很套路的题,总体难度不大,不过考了微分算子构造格式有点出乎意料。
计算固体力学部分主要讲授了有限元法的基本概念、加权余量法、变分法、分片定义势函数、等参单元和数值积分。课程一共布置了2~3次书面作业,最后一次书面作业是加权余量法和变分法,题量很大也有一定难度,都是在参考英文书上的习题,不过参考书均有相应的习题解答,可以参考一下。有上机考试,老师会让大家在平时学习comsol有限元软件使用,以及自己手搓一个简单的有限元程序(对应平面应力、平面应变、热传导问题),考试就有四道题,三道题是现场用comsol算,其中有一道相对简单的题是用comsol算完之后,导出相应的网格点信息,再用自己的程序求解。整体考试氛围还是蛮轻松的,有问题可以现场问一下助教,助教也会检查一下你的求解结果并且和你找找有没有错误的地方,自己程序算的那道题比较简单,但是会现场让把导出的网格点信息再自己加密一下,主要是看看程序是不是自己写的,对求解精度要求也不高,总体比较简单。期末考试固体部分是变分法+手搓一个简单的有限元,手搓有限元计算量爆炸,助教说是故意把题量出大,最后大家都写不完最后方便调分(这是什么道理)
最后总评95,感觉给分一般吧,不过这门课确实学到了不少东西(虽然对我真没太大用),如果想做计算的同学务必要学好这门课。
一门又好又屑的课
好课,指能学到很多东西,无论是Matlab还是comsol都是很实用的技能
屑课,指十六周的课十七周点名,一门课两场考试,难度不能说没有只能说很难,感觉学起来有些吃力,需要活用评课社区和学长祖传代码才能勉强存活
给分一般,好在是没有挂我
大三下上课已经摆烂了,总评86。
我的评价是:和工程计算方法一样喜欢猛猛考笔试,到底这个计算力学以后用起来是手算还是大作业啊。而且老师说还要每年再搞难一点。搞大作业,用cosmol我很开心。但是考试就会写一半,而且算起来巨麻烦,太长了,非常难算,根本写不完。
两个老师上课都是没怎么听过。按道理不考试的话比较简单,因为只需要对着理论把代码搞进去就行。
说实话,不论是固体还是流体,这门课所教的东西只能算入门,不过4学分必修这个体量已经很恐怖了。
顺便一提,难道编程范式不应该教吗?有没有统计过科大力学系学生的编程习惯和编程能力?完全可以讲一讲的,在科大从来没人教。
工院课程的神中神. 不论从授课水平还是实用程度, 都是工院top1
小宣一下代码:
https://github.com/NightGlow0826/ComputationalMechanics.git
固体部分在有限元开始编程不再手算了后计算量主要分布于加权余量&变分(强烈建议买个能算二重积分的 casio). 流体考试就是作业原题. 没写对几个题奶上90了看得出来是海底捞了.
作业量是有点拉满, 但相比于实验力学那些冗长无聊又巨多的报告, 写完这些确实收获颇丰
记得善用搜索, 总能找到个大差不差的模板. 不得不说, 有的陈年老题(benchmark) 在csdn里居然一摸一大把.
老师真的讲得很好很认真,问题就是作业做到崩溃,又不能退课,而且编程难度真的相当高,第一次大作业编了两百多行,感觉对编程能力差的人很不友好,而且反馈了也没有结果。事情真的很多,丁老师的作业跟笔记相关度很高。bathe书上的的作业可以科学上网找找答案,其他的作业感觉最开始的组装蛮简单,后面就很难了。 打六分是因为太难事情太多,而且没有人教你怎么写代码,完全不懂,感觉似乎更应该花更多时间放在商业软件的使用上或者把这课变为选修。不是所有人都要去做计算,所以对于我来讲非常折磨,第一节课就给我听崩溃了,写代码也写得相当崩溃,这学期精神崩溃基本都是因为这门课,即使这是我的问题,但是我真的希望这门课改成选修。
吴老师的上机考试comsol还是很友善的,自主编程因为给的例子实在是太不寻常了没几个做出来的。加权余量法变分法得好好看看。
丁老师的大作业能上csdn找到一些参考,但是自己得debug,所以得听懂上课讲的内容,自己编真的有点抽象了。
习题课约等于没有。
这门课两位老师水平都很高,吴恒安老师负责有限元部分,丁航老师负责有限差分部分。
有限元部分主要内容是加权余量法、变分法、Rayleigh-Ritz法的使用,以及有限元的划分,形函数的表达。课程任务主要是平时作业、程序设计、comsol软件使用。考试包括上机(自己写的程序和comsol)和笔试。今年上机考试和笔试都很难。上机考试涉及两个难点:一个是自己设计的程序的计算结果和comsol计算结果不能相差太大,另外一个是如何加密网格。希望学弟学妹好好设计程序,不要抄袭(不然考试要求该程序肯定寄)。笔试的最后一题很难。加权余量法非常非常重要。本人这次算是吃到苦头了。建议学弟学妹们把书上这部分全部自行推导一遍。
有限差分部分主要内容就是各种差分格式的分析。平时会有书面作业和几次编程大作业,内容是使用某差分格式,编程解决某个偏微分方程。最后一次编程大作业比较难,会涉及很多细节,很考验对知识的理解和编程素养。期末考试难度中规中矩,范围是丁老师在学期前一个月讲的内容,据说去年也是这样,不知道以后是不是这样。
总之是难度颇高的一门课。应该也是力学系本科最重要的课之一。
先开源计算固体力学上机考试的代码,可以直接在机房电脑的matlab2015b版本上直接运行。可随意删改使用,方便的话点一个star,虽然不会改变什么,但是可以让祥林嫂一般的学长我看见自己的苦难被看见。
https://github.com/zhengxiuyuanustc-cmd/FEMcode2016.git
听说上机模拟考试的时候有同学用AI作弊,因此不让使用个人电脑考试了,必须用机房的win7老电脑,于是本来可以直接跑通的matlab代码还必须要一顿修改来适应十年前老版本的matlab。修改的内容包括但不限于:
1、将所有的 " 改为 '
2、将所有中文改为英文,包括注释
3、适应老版本COMSOL的mphtxt网格文件格式
如果用其他编程语言来写程序的,那将更加麻,需要提前一天去力三楼机房配环境。
后面的评分评价考完试出分后再写。
看老师pyq说今年花了大力气重新准备了这门课,支持一下
不用谢我,注释写的依托答辩 FEgit完全按照要求写的,精度还行,能通过机考 至于注释的话,本人比较佛系,推送更新可能非常摆(甚至不太想推了,忙死了) 不建议照抄,findboundary.c我现在已经完全忘记怎么用了
反正就是这么个思路
3.8
被教务系统背刺而错过了第一节课,,
第一节课(周一)是吴恒安老师讲固体绪论罢但听说和计算固体力学似乎没什么关系
第二节课(周三)就由丁航老师讲计算流体力学绪论了
10%出勤 20%作业 30%两次大作业 40%期末考(CFD的50分部分
虽然某种力量push我需要赶紧学有限元学计算固体力学 但不得不说丁航老师讲得是真好
很清楚 讲课时引的例子通俗易懂 可以看出非常深厚的学术功底
就是容易点人回答问题,,让我真的很慌(但确实可以由此引发一些思考 效果还是好的
努努力学点东西吧x
2021年春学的这门课,得分92。
这门课是省级精品课程,从难度上看也配得上这个名头。
这门课分成计算固体力学和计算流体力学两个部分,分别由吴老师和丁老师来讲述,两位老师的学术能力都很高,个人觉得丁老师讲课要更有条理一些。
吴老师每次课都会点名(如果人没来齐的话),但是迟到一小会也没有太大关系。
固体力学的内容就是有限元、变分法以及各种各样弱形式的推导,也会涉及到一些数值积分的内容。
流体力学前半部分在讲有限差分法以及格式,后半部分是有限体积法;说实话自己后半部分并没有完全弄懂。
这门课的成绩构成很多元,包括上机、大作业、书面作业、期末考试四个部分。
上机是用comsol和自编的matlab程序求解几个有限元问题。comsol作为做多场耦合仿真的最好的软件比起abaqus和anays也易于上手,个人觉得这样的安排是很不错的。
CFD的两次大作业分别是求解扩散方程与方腔对流问题。方腔对流问题的求解需要施加正弦边界条件;这点还是我室友发现并且把程序给我的。第二次大作业很有技术含量也涉及到了很多CFD的trick。
书面作业是考试的重要参考,流体力学就是差分方程的推导与格式稳定性及耗散、色散的分析;固体力学大部分是通过变分法推导控制方程和边界条件。考试的重点也是这些模块。固体力学部分的最后一道大题一般会很难。
总体来说是收获颇丰的一门课。