《材料成型原理》課程教學大綱

《材料成型原理》課程教學大綱一、課程簡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課程學分3.5總學時數(shù)56（含實踐0）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式□閉卷開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)階段性測試平時作業(yè)□其他（可多選）開課學院材料科學與工程開課系(教研室)材料加工系面向專業(yè)材料成型與控制工程專業(yè)開課學期第四學期先修課程材料科學基礎，材料力學，大學物理，普通化學等。后續(xù)課程液態(tài)成型工藝及模具設計，沖壓工藝及模具設計，增材制造材料基礎，材料連接原理與技術，材料成型裝備及自動化，模具制造工藝及設備，畢業(yè)設計等。選用教材吳樹森柳玉起.材料成形原理（第3版）[M].北京:機械工業(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:機械工業(yè)出版社,2016.2.王忠堂，張玉妥，劉愛國.材料成型原理[M].北京:北京理工大學出版社,2019.課程資源中國大學MOOC《材料成型理論基礎》課程簡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)基礎課。主要任務是在所學的數(shù)理及專業(yè)基礎理論知識基礎上學習金屬液態(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冶金或缺陷產生等基本內在規(guī)律和物理本質，使學生能夠學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品性能的因素及缺陷形成的機理的基本知識，養(yǎng)成從組織結構、性能、工藝及其相互關系分析及研究材料成型過程的素質和對材料成形過程中所出現(xiàn)的實際問題的把握和有效解決的能力。通過本課程的學習，學生具備了學習材料成型工藝、材料成型裝備及自動化、金屬材料綜合性實驗、鑄造/焊接/鍛造專業(yè)方向選修課程等后續(xù)課程的堅實基礎。二、課程目標表1課程目標序號具體課程目標課程目標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鑄造、焊接和塑性加工產品性能的影響；說明和計算金屬在塑性成形過程中的應力與應變，解釋和說明金屬流動的基本規(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冶金基本規(guī)律。課程目標2能應用材料成型過程中涉及的力、熱、物理化學及冶金基本原理和內在規(guī)律對金屬材料在鑄造、焊接和塑性成型過程中的組織、性能進行分析和識別，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3把馬克思主義立場、觀點、方法與科學精神結合起來，具備綜合應用材料成形工藝涉及到的熱、力和冶金等基礎科學知識的能力。能夠用這些科學原理結合參閱文獻和模擬試驗，提出工藝方案和改進措施來解決材料成形出現(xiàn)的問題和針對新產品開發(fā)新工藝，并能將生產和設計過程發(fā)現(xiàn)和解決的科學問題通過科研論文、專利等技術文件進行交流和推廣。表2-1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求2：問題分析【H】2.2能基于相關科學原理和數(shù)學模型方法正確表達材料成型工藝與制造過程中的復雜工程問題。1畢業(yè)要求2：問題分析【H】2.4能運用基本原理，借助文獻研究，并從可持續(xù)發(fā)展的角度分析材料成型工藝工程活動過程的影響因素，獲得有效結論。2畢業(yè)要求4：研究【L】4.1能夠基于科學原理，通過文獻研究或相關方法，調研和分析材料成型工藝過程中復雜工程問題的解決方案。3三、課程學習內容與方法（一）理論學習內容及要求表3-1課程目標、學習內容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1緒論1.材料成形的重要意義及主要方法1.拓展閱讀：材料加工進展及發(fā)展趨勢相關論文2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》1，2重點：材料成形原理的研究對象及其發(fā)展概況難點：無講授法：針對所有知識點12.材料成形原理的研究對象及其發(fā)展概況1，33.本課程的任務1，22液態(tài)成形理論基礎一、液態(tài)金屬的結構和性質1.1材料的固液轉變1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：液態(tài)金屬的性質1，2重點：1.材料的固液轉變2.液態(tài)金屬的性質3.半固態(tài)金屬的流變性及表觀粘度難點：液態(tài)金屬的粘度1.講授法：針對所有知識點2.案例教學：1.3,1.4,2.4,3.3,4.3和全部第五章3.視頻學習：3.3，5.2等。4.自主學習：主要針對1.4，4.3部分內容5.討論法：主要是針對第五章31.2液態(tài)金屬的結構與分析1，21.3液態(tài)金屬的性質1，21.4半固態(tài)金屬的流變性及表觀粘度1，2二、液態(tài)成形中的流動與傳熱1.5液體金屬的流動性與充型能力1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：液體金屬的流動性與充型能力基本概念與原理1，2重點：1.液體金屬的流動性與充型能力2.凝固過程中的熱量傳輸難點：1.凝固過程液相區(qū)的液態(tài)流動2.凝固傳熱的數(shù)學模型42.1凝固過程中的液體流動1，2，32.2凝固過程中的熱量傳輸1，2，32.3鑄件的凝固時間1，2，3三、液態(tài)金屬的凝固形核及生長方式3.1凝固的熱力學條件1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：形核與異與長大方式基本概念與原理及計算1，3重點：1.均質形核與異質形核2.純金屬晶體的長大方式難點：形核過程的定量處理33.2均質形核與異質形核1，23.3純金屬晶體的長大方式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.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：凝固基本概念與原理，凝固成分計算1，2，3重點：1.單相合金的凝固2.共晶合金的凝固難點：1.凝固過程溶質分配的定量處理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理1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：各種鑄造缺陷基本概念與原理4.文獻查閱：各種鑄造缺陷造成的問題及危害案例1，2，3重點：1.鑄件宏觀凝固組織的特征及形成機理2.逐漸宏觀凝固組織的控制3.氣孔與夾雜的形成機理及控制4.縮孔及縮松的形成原理難點：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理及控制1，2，35.4縮孔及縮松的形成原理1，2，35.5化學成分的偏析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1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：焊縫組織基本概念與原理1，2重點：1.焊接及其冶金特點2.焊縫金屬的組織及性能難點：1.焊接溫度場2.焊縫金屬的組織1.講授法：針對所有知識點2.案例教學：6.3和第八章。3.視頻學習：7.4，8.2。4.自主學習：主要針對8.3部分內容5．討論法：針對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原理7.1成形工藝的冶金反應特點1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：焊接冶金反應基本概念與原理1，2重點：1.液態(tài)金屬與氣體的界面反應2.液態(tài)金屬與熔渣的反應3.焊縫金屬的合金化及成分控制難點：液態(tài)金屬與氣體的反應67.2液態(tài)金屬與氣體的界面反應1，27.3液態(tài)金屬與熔渣的反應1，27.4焊縫金屬的合金化及成分控制1，2八、焊接缺陷的產生機理及防止措施8.1內應力1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：焊接缺陷基本概念與原理4.文獻查閱：各種焊接缺陷造成的問題及危害案例1，2，3重點：1.內應力2.裂紋難點：1.焊接應力與變形2.各種裂紋的形成機理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焊縫中的化學成分不均勻性1，2，34金屬塑性加工力學基礎九、應力與應變理論9.1應力空間1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：：應力與應變基本概念與計算1，2重點：應力分析難點：1.張量知識2.應力分析3.小應變幾何方程和應變協(xié)調方程1.講授法：針對所有知識點2.案例教學：9.1，10.2，12.23.視頻學習：10.14.自主學習：主要針對9.2，12.2部分內容5.練習法：9.1，9.2，10.289.2應變空間1，2十、塑性與屈服準則10.1塑性1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：屈服準則基本原理與計算1，2重點：屈服準則難點：兩種屈服準則的定量處理210.2屈服準則1，2十一、本構方程11.1塑性變形時應力應變關系的特點1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：應力與應變關系的計算1，2重點：1.塑性變形時應力應變關系的特點2.塑性變形的增量理論難點：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1.預習整章2.線上學習：中國大學MOOC《材料成型理論基礎》3.個人作業(yè)：主應力法基本原理1，2重點：1.塑性成形問題的解與化簡2.主應力法難點：塑性成形問題的簡化212.2主應力法1，2，3四、課程考核（一）考核內容與考核方式表4-1課程目標、考核內容與考核方式對應關系課程目標考核內容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標1材料的固液轉變液態(tài)成型理論基礎53.5%期末開卷考試，期中考試，課程作業(yè)，學習過程表現(xiàn)液態(tài)金屬的性質液體金屬的流動性與充型能力均質形核與異質形核純金屬晶體的長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理鑄件宏觀凝固組織的控制化學成分的偏析焊接及其冶金特點連接成型理論及基礎焊縫金屬的組織及性能成形工藝中的冶金反應特點內應力裂紋應力空間金屬塑性加工力學基礎應變空間塑性成型問題的解與化簡19.主應力法課程目標2液態(tài)金屬的結構及其對合金性能的關系液態(tài)成型理論基礎38%各種因素對液態(tài)金屬的流動與傳熱的影響規(guī)律3.金屬的均質形核4.金屬的宏觀與微觀長大機理5.單相和多相合金的組織與凝固條件的關系6.凝固組織及缺陷形成機理及調控方法連接成型理論及基礎7.焊接熱影響區(qū)的組織形成機理與性能8.焊縫金屬的成分、組織和性能形成機理及控制9.各種焊接缺陷的形成機理、對性能的性能及控制措施10.金屬材料在變形過程中的應力與應變分析金屬塑性加工力學基礎11金屬塑性及其表征課程目標3分析凝固過程中的液體流動、充型及組織和缺陷的形成與控制液態(tài)成型理論基礎8.5%焊接接頭的熔化、凝固、相變過程及其對成分組織和性能的影響規(guī)律與調控連接成型理論及基礎塑性成型問題的解與化簡分析材料內部的應力、應變場金屬塑性加工力學基礎表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例60%課堂表現(xiàn)比例10%期中考試成績比例10%平時作業(yè)比例20%課程目標160%40%45%45%50.5%=60×60%+10×40%+10×45%+20×45%課程目標240%40%30%35%32%=60×40%+10×40%+10×30%+20×35%課程目標320%25%20%17.5%=10×20%+10×25%+20×20%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（×25%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況、與課堂互動答題及案例討論分析正確率，來評價學生相關的能力。（2）作業(yè)完成情況（×50%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如讓學生簡述對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，幫助學生將定義和概念轉化為自己的理解，將分散的知識點轉化為綜合分析問題的能力。（3）階段性測驗（×25%）：學生在期中測驗中掌握課程的情況。2.期末成績評定開卷考試。課終考查主要考察學生對基本概念和基本公式的理解和應用，要求學生除了對液態(tài)成型、焊接成形和塑性成形中的熱、力和冶金知識有較好的理解和體現(xiàn)外，還要求他們對這些知識能綜合應用，具備一定的分析和解決復雜問題從而綜合應用知識的能力?？荚囃ㄟ^試卷命題進行。3.總成績評定總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）課程目標考核方式總分值期末考試（60%）平時成績（40%）課堂表現(xiàn)（10%）期中考試（10%）平時作業(yè)（20%）課程目標136%4%4.5%9%53.5課程目標224%4%3%7%38課程目標30%2%2.5%4%8.5（三）評分標準各項目評分以下表4-3為準。階段性測試和期末考試以試卷參考答案及評分細則為準。作業(yè)部分按照作業(yè)的分值和評分細則為準。表4-3評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(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，互動效果良好，問題回答正確，對案例的研判有獨到見解。能夠積極發(fā)言、回答問題，互動效果良好，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。不能正確分析案例。平時作業(yè)概念正確、清晰，分析得當；能運用材料加工的熱、力也冶金原理和基礎知識，借助文獻研究，圍繞題目進行深入分析，并得出正確的結論；內容全面、完整，答題規(guī)范。主要概念正確、清晰，分析得當；能較好地運用所學知識和原理，借助文獻研究，題目進行較深入的分析，并得出正確的結論；內容較全面、完整，答題較規(guī)范。主要概念正確、清晰，部分分析有誤；基本能運用所學知識和原理，借助文獻研究，圍繞題目進行簡單分析，得出結論基本正確，但存在一些問題；內容較全面、完整，規(guī)范性差。部分概念正確、清晰，分析中有明顯的錯誤；基本能運用所學知識和原理，借助文獻研究，圍繞題目進行一定的分析，并得出結論，但存在較多問題；內容基本合格，答題不規(guī)范。概念不正確、不清晰，分析錯誤不能運用所學知識和原理，借助文獻研究，圍繞題目進行分析，不能得出正確的結論；內容不全面、不完整，