《材料成型原理》課程教學(xué)大綱

《材料成型原理》課程教學(xué)大綱一、課程簡(jiǎn)介課程中文名材料成型原理課程英文名Principleofmaterialsforming雙語授課□是否課程代碼24112043課程學(xué)分3.5總學(xué)時(shí)數(shù)56（含實(shí)踐0）課程類別□通識(shí)教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(yè)教育課程□綜合實(shí)踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式□閉卷開卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告課堂表現(xiàn)階段性測(cè)試平時(shí)作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院材料科學(xué)與工程開課系(教研室)材料加工系面向?qū)I(yè)材料成型與控制工程專業(yè)開課學(xué)期第四學(xué)期先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)，材料力學(xué)，大學(xué)物理，普通化學(xué)等。后續(xù)課程液態(tài)成型工藝及模具設(shè)計(jì)，沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)，增材制造材料基礎(chǔ)，材料連接原理與技術(shù)，材料成型裝備及自動(dòng)化，模具制造工藝及設(shè)備，畢業(yè)設(shè)計(jì)等。選用教材吳樹森柳玉起.材料成形原理（第3版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.參考書目1.祖方遒.材料成形基本原理（第3版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2016.2.王忠堂，張玉妥，劉愛國(guó).材料成型原理[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2019.課程資源中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》課程簡(jiǎn)介本課程是材料成型及控制工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。主要任務(wù)是在所學(xué)的數(shù)理及專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)金屬液態(tài)成型、塑性成形、連接成形以及材料在成形過程中的物理和化學(xué)冶金或缺陷產(chǎn)生等基本內(nèi)在規(guī)律和物理本質(zhì)，使學(xué)生能夠?qū)W到材料成型的主要分析方法和基本原理，具備分析材料成型過程中的組織演化與闡明材料成型過程中影響產(chǎn)品性能的因素及缺陷形成的機(jī)理的基本知識(shí)，養(yǎng)成從組織結(jié)構(gòu)、性能、工藝及其相互關(guān)系分析及研究材料成型過程的素質(zhì)和對(duì)材料成形過程中所出現(xiàn)的實(shí)際問題的把握和有效解決的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備了學(xué)習(xí)材料成型工藝、材料成型裝備及自動(dòng)化、金屬材料綜合性實(shí)驗(yàn)、鑄造/焊接/鍛造專業(yè)方向選修課程等后續(xù)課程的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1解釋和說明液態(tài)成型、塑性成形和熔焊成形三種成形的基本原理和內(nèi)在規(guī)律。解釋和說明液態(tài)金屬凝固的基本規(guī)律，概述冶金處理方法對(duì)鑄造、焊接和塑性加工產(chǎn)品性能的影響；說明和計(jì)算金屬在塑性成形過程中的應(yīng)力與應(yīng)變，解釋和說明金屬流動(dòng)的基本規(guī)律以及提高金屬塑性成形能力的方法；解釋和闡述材料焊接成型過程中物理與化學(xué)冶金基本規(guī)律。課程目標(biāo)2能應(yīng)用材料成型過程中涉及的力、熱、物理化學(xué)及冶金基本原理和內(nèi)在規(guī)律對(duì)金屬材料在鑄造、焊接和塑性成型過程中的組織、性能進(jìn)行分析和識(shí)別，判斷金屬件成型工藝的合理性及分辨加工缺陷的形成原因。課程目標(biāo)3把馬克思主義立場(chǎng)、觀點(diǎn)、方法與科學(xué)精神結(jié)合起來，具備綜合應(yīng)用材料成形工藝涉及到的熱、力和冶金等基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)的能力。能夠用這些科學(xué)原理結(jié)合參閱文獻(xiàn)和模擬試驗(yàn)，提出工藝方案和改進(jìn)措施來解決材料成形出現(xiàn)的問題和針對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)新工藝，并能將生產(chǎn)和設(shè)計(jì)過程發(fā)現(xiàn)和解決的科學(xué)問題通過科研論文、專利等技術(shù)文件進(jìn)行交流和推廣。表2-1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求2：?jiǎn)栴}分析【H】2.2能基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)材料成型工藝與制造過程中的復(fù)雜工程問題。1畢業(yè)要求2：?jiǎn)栴}分析【H】2.4能運(yùn)用基本原理，借助文獻(xiàn)研究，并從可持續(xù)發(fā)展的角度分析材料成型工藝工程活動(dòng)過程的影響因素，獲得有效結(jié)論。2畢業(yè)要求4：研究【L】4.1能夠基于科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析材料成型工藝過程中復(fù)雜工程問題的解決方案。3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1緒論1.材料成形的重要意義及主要方法1.拓展閱讀：材料加工進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)相關(guān)論文2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》1，2重點(diǎn)：材料成形原理的研究對(duì)象及其發(fā)展概況難點(diǎn)：無講授法：針對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)12.材料成形原理的研究對(duì)象及其發(fā)展概況1，33.本課程的任務(wù)1，22液態(tài)成形理論基礎(chǔ)一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.1材料的固液轉(zhuǎn)變1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：液態(tài)金屬的性質(zhì)1，2重點(diǎn)：1.材料的固液轉(zhuǎn)變2.液態(tài)金屬的性質(zhì)3.半固態(tài)金屬的流變性及表觀粘度難點(diǎn)：液態(tài)金屬的粘度1.講授法：針對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)2.案例教學(xué)：1.3,1.4,2.4,3.3,4.3和全部第五章3.視頻學(xué)習(xí)：3.3，5.2等。4.自主學(xué)習(xí)：主要針對(duì)1.4，4.3部分內(nèi)容5.討論法：主要是針對(duì)第五章31.2液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)與分析1，21.3液態(tài)金屬的性質(zhì)1，21.4半固態(tài)金屬的流變性及表觀粘度1，2二、液態(tài)成形中的流動(dòng)與傳熱1.5液體金屬的流動(dòng)性與充型能力1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：液體金屬的流動(dòng)性與充型能力基本概念與原理1，2重點(diǎn)：1.液體金屬的流動(dòng)性與充型能力2.凝固過程中的熱量傳輸難點(diǎn)：1.凝固過程液相區(qū)的液態(tài)流動(dòng)2.凝固傳熱的數(shù)學(xué)模型42.1凝固過程中的液體流動(dòng)1，2，32.2凝固過程中的熱量傳輸1，2，32.3鑄件的凝固時(shí)間1，2，3三、液態(tài)金屬的凝固形核及生長(zhǎng)方式3.1凝固的熱力學(xué)條件1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：形核與異與長(zhǎng)大方式基本概念與原理及計(jì)算1，3重點(diǎn)：1.均質(zhì)形核與異質(zhì)形核2.純金屬晶體的長(zhǎng)大方式難點(diǎn)：形核過程的定量處理33.2均質(zhì)形核與異質(zhì)形核1，23.3純金屬晶體的長(zhǎng)大方式1，2四、單相合金與多相合金的凝固4.1單相合金的凝固1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：凝固基本概念與原理，凝固成分計(jì)算1，2，3重點(diǎn)：1.單相合金的凝固2.共晶合金的凝固難點(diǎn)：1.凝固過程溶質(zhì)分配的定量處理2.成分過冷64.2共晶合金的凝固1，2，34.3包晶合金的凝固1，2五、鑄件凝固組織的形成與控制5.1鑄件宏觀凝固組織的特征及形成機(jī)理1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：各種鑄造缺陷基本概念與原理4.文獻(xiàn)查閱：各種鑄造缺陷造成的問題及危害案例1，2，3重點(diǎn)：1.鑄件宏觀凝固組織的特征及形成機(jī)理2.逐漸宏觀凝固組織的控制3.氣孔與夾雜的形成機(jī)理及控制4.縮孔及縮松的形成原理難點(diǎn)：1.氣孔的形成原理2.成分偏析65.2鑄件宏觀凝固組織的控制1，2，35.3氣孔與夾雜的形成機(jī)理及控制1，2，35.4縮孔及縮松的形成原理1，2，35.5化學(xué)成分的偏析1，2，35.6變形與裂紋1，2，33連接成形理論及基礎(chǔ)六、焊縫及其熱影響區(qū)的組織和性能6.1焊接及其冶金特點(diǎn)1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：焊縫組織基本概念與原理1，2重點(diǎn)：1.焊接及其冶金特點(diǎn)2.焊縫金屬的組織及性能難點(diǎn)：1.焊接溫度場(chǎng)2.焊縫金屬的組織1.講授法：針對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)2.案例教學(xué)：6.3和第八章。3.視頻學(xué)習(xí)：7.4，8.2。4.自主學(xué)習(xí)：主要針對(duì)8.3部分內(nèi)容5．討論法：針對(duì)7.2和8.1和8.256.2焊縫金屬的組織及性能1，26.3焊接熱影響區(qū)的組織與性能1，2七、成形過程的冶金反應(yīng)原理7.1成形工藝的冶金反應(yīng)特點(diǎn)1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：焊接冶金反應(yīng)基本概念與原理1，2重點(diǎn)：1.液態(tài)金屬與氣體的界面反應(yīng)2.液態(tài)金屬與熔渣的反應(yīng)3.焊縫金屬的合金化及成分控制難點(diǎn)：液態(tài)金屬與氣體的反應(yīng)67.2液態(tài)金屬與氣體的界面反應(yīng)1，27.3液態(tài)金屬與熔渣的反應(yīng)1，27.4焊縫金屬的合金化及成分控制1，2八、焊接缺陷的產(chǎn)生機(jī)理及防止措施8.1內(nèi)應(yīng)力1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：焊接缺陷基本概念與原理4.文獻(xiàn)查閱：各種焊接缺陷造成的問題及危害案例1，2，3重點(diǎn)：1.內(nèi)應(yīng)力2.裂紋難點(diǎn)：1.焊接應(yīng)力與變形2.各種裂紋的形成機(jī)理88.2焊接變形1，2，38.3裂紋1，2，38.4焊縫中的氣孔與夾雜物1，2，38.5焊縫中的化學(xué)成分不均勻性1，2，34金屬塑性加工力學(xué)基礎(chǔ)九、應(yīng)力與應(yīng)變理論9.1應(yīng)力空間1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：：應(yīng)力與應(yīng)變基本概念與計(jì)算1，2重點(diǎn)：應(yīng)力分析難點(diǎn)：1.張量知識(shí)2.應(yīng)力分析3.小應(yīng)變幾何方程和應(yīng)變協(xié)調(diào)方程1.講授法：針對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)2.案例教學(xué)：9.1，10.2，12.23.視頻學(xué)習(xí)：10.14.自主學(xué)習(xí)：主要針對(duì)9.2，12.2部分內(nèi)容5.練習(xí)法：9.1，9.2，10.289.2應(yīng)變空間1，2十、塑性與屈服準(zhǔn)則10.1塑性1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：屈服準(zhǔn)則基本原理與計(jì)算1，2重點(diǎn)：屈服準(zhǔn)則難點(diǎn)：兩種屈服準(zhǔn)則的定量處理210.2屈服準(zhǔn)則1，2十一、本構(gòu)方程11.1塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn)1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的計(jì)算1，2重點(diǎn)：1.塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特點(diǎn)2.塑性變形的增量理論難點(diǎn)：1.增量理論2.全量理論211.2塑性變形的增量理論1，211.3塑性變形的全量理論1，2十二、金屬塑性成形解析方法12.1塑性成形問題的解與化簡(jiǎn)1.預(yù)習(xí)整章2.線上學(xué)習(xí)：中國(guó)大學(xué)MOOC《材料成型理論基礎(chǔ)》3.個(gè)人作業(yè)：主應(yīng)力法基本原理1，2重點(diǎn)：1.塑性成形問題的解與化簡(jiǎn)2.主應(yīng)力法難點(diǎn)：塑性成形問題的簡(jiǎn)化212.2主應(yīng)力法1，2，3四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)1材料的固液轉(zhuǎn)變液態(tài)成型理論基礎(chǔ)53.5%期末開卷考試，期中考試，課程作業(yè)，學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)液態(tài)金屬的性質(zhì)液體金屬的流動(dòng)性與充型能力均質(zhì)形核與異質(zhì)形核純金屬晶體的長(zhǎng)大方式單相合金的凝固共晶合金的凝固鑄件宏觀凝固組織的特征及形成機(jī)理鑄件宏觀凝固組織的控制化學(xué)成分的偏析焊接及其冶金特點(diǎn)連接成型理論及基礎(chǔ)焊縫金屬的組織及性能成形工藝中的冶金反應(yīng)特點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力裂紋應(yīng)力空間金屬塑性加工力學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)變空間塑性成型問題的解與化簡(jiǎn)19.主應(yīng)力法課程目標(biāo)2液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)及其對(duì)合金性能的關(guān)系液態(tài)成型理論基礎(chǔ)38%各種因素對(duì)液態(tài)金屬的流動(dòng)與傳熱的影響規(guī)律3.金屬的均質(zhì)形核4.金屬的宏觀與微觀長(zhǎng)大機(jī)理5.單相和多相合金的組織與凝固條件的關(guān)系6.凝固組織及缺陷形成機(jī)理及調(diào)控方法連接成型理論及基礎(chǔ)7.焊接熱影響區(qū)的組織形成機(jī)理與性能8.焊縫金屬的成分、組織和性能形成機(jī)理及控制9.各種焊接缺陷的形成機(jī)理、對(duì)性能的性能及控制措施10.金屬材料在變形過程中的應(yīng)力與應(yīng)變分析金屬塑性加工力學(xué)基礎(chǔ)11金屬塑性及其表征課程目標(biāo)3分析凝固過程中的液體流動(dòng)、充型及組織和缺陷的形成與控制液態(tài)成型理論基礎(chǔ)8.5%焊接接頭的熔化、凝固、相變過程及其對(duì)成分組織和性能的影響規(guī)律與調(diào)控連接成型理論及基礎(chǔ)塑性成型問題的解與化簡(jiǎn)分析材料內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)金屬塑性加工力學(xué)基礎(chǔ)表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試成績(jī)比例60%課堂表現(xiàn)比例10%期中考試成績(jī)比例10%平時(shí)作業(yè)比例20%課程目標(biāo)160%40%45%45%50.5%=60×60%+10×40%+10×45%+20×45%課程目標(biāo)240%40%30%35%32%=60×40%+10×40%+10×30%+20×35%課程目標(biāo)320%25%20%17.5%=10×20%+10×25%+20×20%（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（1）課堂表現(xiàn)（×25%）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況、與課堂互動(dòng)答題及案例討論分析正確率，來評(píng)價(jià)學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（×50%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計(jì)。如讓學(xué)生簡(jiǎn)述對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，考核學(xué)生對(duì)于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義和概念轉(zhuǎn)化為自己的理解，將分散的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為綜合分析問題的能力。（3）階段性測(cè)驗(yàn)（×25%）：學(xué)生在期中測(cè)驗(yàn)中掌握課程的情況。2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定開卷考試。課終考查主要考察學(xué)生對(duì)基本概念和基本公式的理解和應(yīng)用，要求學(xué)生除了對(duì)液態(tài)成型、焊接成形和塑性成形中的熱、力和冶金知識(shí)有較好的理解和體現(xiàn)外，還要求他們對(duì)這些知識(shí)能綜合應(yīng)用，具備一定的分析和解決復(fù)雜問題從而綜合應(yīng)用知識(shí)的能力?？荚囃ㄟ^試卷命題進(jìn)行。3.總成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（40%）+期末成績(jī)（60%）課程目標(biāo)考核方式總分值期末考試（60%）平時(shí)成績(jī)（40%）課堂表現(xiàn)（10%）期中考試（10%）平時(shí)作業(yè)（20%）課程目標(biāo)136%4%4.5%9%53.5課程目標(biāo)224%4%3%7%38課程目標(biāo)30%2%2.5%4%8.5（三）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)目評(píng)分以下表4-3為準(zhǔn)。階段性測(cè)試和期末考試以試卷參考答案及評(píng)分細(xì)則為準(zhǔn)。作業(yè)部分按照作業(yè)的分值和評(píng)分細(xì)則為準(zhǔn)。表4-3評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項(xiàng)目）考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)能夠積極發(fā)言、回答問題，互動(dòng)效果良好，問題回答正確，對(duì)案例的研判有獨(dú)到見解。能夠積極發(fā)言、回答問題，互動(dòng)效果良好，問題回答較為正確。能較正確地分析案例。課堂發(fā)言、回答問題不夠積極，互動(dòng)效果較好，問題回答基本正確?；菊_地分析案例。課堂發(fā)言、回答問題不夠積極，互動(dòng)效果一般，問題回答不正確。雖能分析案例，但存在不足。課堂沒有發(fā)言，從不參與課堂互動(dòng)。不能正確分析案例。平時(shí)作業(yè)概念正確、清晰，分析得當(dāng)；能運(yùn)用材料加工的熱、力也冶金原理和基礎(chǔ)知識(shí)，借助文獻(xiàn)研究，圍繞題目進(jìn)行深入分析，并得出正確的結(jié)論；內(nèi)容全面、完整，答題規(guī)范。主要概念正確、清晰，分析得當(dāng)；能較好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和原理，借助文獻(xiàn)研究，題目進(jìn)行較深入的分析，并得出正確的結(jié)論；內(nèi)容較全面、完整，答題較規(guī)范。主要概念正確、清晰，部分分析有誤；基本能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和原理，借助文獻(xiàn)研究，圍繞題目進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，得出結(jié)論基本正確，但存在一些問題；內(nèi)容較全面、完整，規(guī)范性差。部分概念正確、清晰，分析中有明顯的錯(cuò)誤；基本能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和原理，借助文獻(xiàn)研究，圍繞題目進(jìn)行一定的分析，并得出結(jié)論，但存在較多問題；內(nèi)容基本合格，答題不規(guī)范。概念不正確、不清晰，分析錯(cuò)誤不能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和原理，借助文獻(xiàn)研究，圍繞題目進(jìn)行分析，不能得出正確的結(jié)論；內(nèi)容不全面、不完整，