《材料失效分析》教學大綱

《材料失效分析》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03151331課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學分：2學分學時：理論32學時先修課程：工程制圖與CAD（C）、材料科學基礎(chǔ)A等后續(xù)課程：焊接性能分析綜合創(chuàng)新適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明《材料失效分析》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)本科學生的專業(yè)選修課。本課程主要是講授材料失效形式，同時對各種失效形式的形貌、特點、破損機制及相應的檢測儀器、分析手段進行了介紹。各種失效形式包括機械力破損、腐蝕性破損和高溫破損等，針對這些失效形式又進行了細分;針對不同的失效種類，詳細地說明了失效特征與失效機制。通過本課程的學習，學生將了解什么是失效分析、為什么學習失效分析、如何學習失效分析，課程將結(jié)合案例描述完整的失效分析過程及失效分析報告。本課程無實驗，但將參觀介紹一些實驗設(shè)備。本課程強調(diào)培養(yǎng)運用基礎(chǔ)理論知識解決生產(chǎn)實際中問題的能力，培養(yǎng)“高素質(zhì)、強能力”的應用型人才。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：正確認識和評價材料選材對社會進步、人類健康、公共安全、法律法規(guī)以及文化傳承的影響，并能夠理解應承擔的責任。課程目標2：掌握材料失效形式，理解各種失效形式的形貌、特點、破損機制。課程目標3：在理解各種失效形式的前提下，能夠合理的選擇相應的檢測儀器、分析手段對失效進行檢測。課程目標4：環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的前提下，能夠?qū)κ骷M行最優(yōu)化的選材。三、課程目標與畢業(yè)要求《材料失效分析》課程教學目標對焊接技術(shù)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.2掌握工程基礎(chǔ)理論知識，能針對焊接專業(yè)相關(guān)復雜工程問題建立合適的數(shù)學模型并進行求解。課程目標2：掌握材料失效形式，理解各種失效形式的形貌、特點、破損機制。M4.研究4.3能夠分析和解釋數(shù)據(jù)，能夠通過信息綜合獲得合理有效的結(jié)論。課程目標3：在理解各種失效形式的前提下，能夠合理的選擇相應的檢測儀器、分析手段對失效進行檢測。M7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：7.2能夠合理評價焊接工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標4：環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的前提下，能夠?qū)κ骷M行最優(yōu)化的選材。課程目標1：正確認識和評價材料選材對社會進步、人類健康、公共安全、法律法規(guī)以及文化傳承的影響，并能夠理解應承擔的責任。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時對應的課程目標1.概述1.1失效與失效分析1.2失效分析的社會經(jīng)濟效益與意義1.3失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢教學要求：使學生了解失效分析的意義及失效分析的發(fā)展現(xiàn)狀。重點：失效分析的意義、現(xiàn)狀。難點：失效分析的發(fā)展趨勢。41、32.失效分析基礎(chǔ)識2.1機械零件失效形式及原因2.2應力集中與零件失效2.3殘余應力與零件失效2.4材料的韌性與斷裂設(shè)計2.5應力分析與失效分析教學要求：使學生了解零件的失效形式及原因，掌握應力分析的方法和步驟。重點：零件的失效形式、應力分析的方法和步驟。難點：應力分析的方法和步驟。62、43.失效分析基本方法3.1失效分析的思路及方法3.2失效分析的程序3.3斷口分析3.4宏觀分析與微觀分析的辯證應用教學要求：使學生了解失效分析的思路及方法；掌握失效分析的程序；理解宏觀分析與微觀分析的辯證應用。重點：了解失效分析的思路及方法；掌握失效分析的程序。難點：宏觀分析與微觀分析的辯證應用。62、3、44.靜載荷作用下的斷裂失效分析4.1過載斷裂失效分析4.2材料致脆斷裂失效分析4.3環(huán)境致脆斷裂失效分析4.4混合斷裂失效分析教學要求：使學生了解靜載荷作用下的斷裂失效分類及分析方法。重點：靜載荷作用下的斷裂失效分類難點：混合斷裂失效分析。41、2、35.疲勞斷裂失效分析5.1疲勞斷裂失效的基本形式和特征5.2疲勞斷口形貌及其特征5.3疲勞斷裂的類型與鑒別5.4疲勞斷裂的原因與預防措施教學要求：使學生了解疲勞斷裂失效的基本形式、特征及其原因。重點：疲勞斷裂失效的原因。難點：疲勞斷裂失效的原因及預防措施。42、3、46.磨損與腐蝕失效分析6.1磨損失效分析6.2腐蝕失效分析教學要求：使學生了解疲磨損、腐蝕裂失效的基本形式、特征及其原因。重點：磨損、腐蝕失效的原因。難點：磨損、腐蝕失效的原因及預防措施。42、3、47.金屬加工缺陷與失效7.1鑄造加工缺陷與失效7.2鍛造加工缺陷與失效7.3焊接加工缺陷與失效7.4熱處理缺陷與失效7.5切削加工缺陷與失效7.6磨削加工缺陷與失效教學要求：使學生了金屬加工不同方法導致的缺陷與失效的原因。重點：金屬加工不同方法導致的缺陷與失效的原因及預防措施難點：金屬加工不同方法導致的缺陷與失效的原因及預防措施。41、3、4合計32五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學和案例教學等，促進學生積極思考，開發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的綜合能力，通過不同的典型案例，構(gòu)建螺旋型上升課程內(nèi)容；以“少而精”為原則，精選教學內(nèi)容，多理論聯(lián)系實踐，通過典型機械類零件的失效案例的講解，培養(yǎng)學生的大工程思想。六、課程資源1.推薦教材：（1）孫智.失效分析——基礎(chǔ)與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017.（2）陶春虎.失效分析新技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011.2.參考書：（1）胡美些.金屬材料失效分析基礎(chǔ)與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2016.（2）何懷玉.失效分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2017.（3）廖景于.金屬構(gòu)件失效分析[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.（4）張棟,鐘培道,陶春虎,等.失效分析[M].北京:國防工業(yè)出版社,2004.3.期刊：（1）鄧忠.碳纖維增強復合材料曲梁彎曲失效分析[J].復合材料科學與工程,2021,(9):74-78．（2）王艷茹,侯紅玲,陳鑫,等.板材無鉚釘鉚接質(zhì)量及強度分析[J].塑性工程學報,2022,29(3):93-100.（3）鐵盛武,朱黎鑫.注射模失效原因分析與材料選用[J].模具制造,2021,21(5):84-87.

（4）馬麗婷,陳新文,王翔,等.碳纖維復合材料曲梁沖擊后四點彎曲強度及損傷失效模式研究[J].玻璃鋼/復合材料,2017,(3):17-20.（5）黃豪杰,張俊琪,劉龍權(quán),等.受載復合材料角片彎角區(qū)域應力分布特征分析[J].上海交通大學學報(自然版),2014,48(8):1116-1121.（6）HaoWF,YuanYN,ZhuJG,etal.Effectofimpactdamageonthecurvedbeaminterlaminarstrengthofcarbon/epoxylaminates[J].JournalofAdhesionScienceandTechnology,2016,30(11):1-12.4.網(wǎng)絡資源：（1）美信檢測./g/failure_analysis/（2）知乎./p/115762654（3）中國船舶工業(yè)船舶材料檢測中心./（4）知乎./p/413474238七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標1234過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√√2323小組協(xié)同10（1）查找相關(guān)文獻，并歸納總結(jié)；（2）形成相關(guān)失效分析綜述論文。√√√√3511作業(yè)20（1）主要考核學生對各章知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?055期末考試60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核失效分析的定義、分類及其成因，材料失效的預防措施等內(nèi)容。（3）考試題型為：填空題、判斷題、名詞解釋題、簡答題等?！獭獭?5305合計：100分4043134八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、小組協(xié)同、作業(yè)、期末考試等方式對學生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┛荚嚦煽兒瓦^程性考核成績組成。其中：期末考試成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、判斷題、名詞解釋題、簡答題等類型；課堂表現(xiàn)、小組協(xié)同、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。認真參與教學活動，回答問題準確率大于80%。偶爾參與教學活動，回答問題準確率大于70%。上課不認真，偶爾參與教學活動。上課不認真，不參與教學活動。小組協(xié)同25文章結(jié)構(gòu)合理，