《材料失效分析》教學(xué)大綱

《材料失效分析》教學(xué)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(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：理論32學(xué)時(shí)先修課程：工程制圖與CAD（C）、材料科學(xué)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(xué)與工程學(xué)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(xué)生的專業(yè)選修課。本課程主要是講授材料失效形式，同時(shí)對(duì)各種失效形式的形貌、特點(diǎn)、破損機(jī)制及相應(yīng)的檢測(cè)儀器、分析手段進(jìn)行了介紹。各種失效形式包括機(jī)械力破損、腐蝕性破損和高溫破損等，針對(duì)這些失效形式又進(jìn)行了細(xì)分;針對(duì)不同的失效種類，詳細(xì)地說明了失效特征與失效機(jī)制。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將了解什么是失效分析、為什么學(xué)習(xí)失效分析、如何學(xué)習(xí)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(bào)告。本課程無實(shí)驗(yàn)，但將參觀介紹一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備。本課程強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際中問題的能力，培養(yǎng)“高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的應(yīng)用型人才。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)材料選材對(duì)社會(huì)進(jìn)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(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。課程目標(biāo)2：掌握材料失效形式，理解各種失效形式的形貌、特點(diǎn)、破損機(jī)制。課程目標(biāo)3：在理解各種失效形式的前提下，能夠合理的選擇相應(yīng)的檢測(cè)儀器、分析手段對(duì)失效進(jìn)行檢測(cè)。課程目標(biāo)4：環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的前提下，能夠?qū)κ骷M(jìn)行最優(yōu)化的選材。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《材料失效分析》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)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(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.2掌握工程基礎(chǔ)理論知識(shí)，能針對(duì)焊接專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題建立合適的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。課程目標(biāo)2：掌握材料失效形式，理解各種失效形式的形貌、特點(diǎn)、破損機(jī)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(biāo)3：在理解各種失效形式的前提下，能夠合理的選擇相應(yīng)的檢測(cè)儀器、分析手段對(duì)失效進(jìn)行檢測(cè)。M7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：7.2能夠合理評(píng)價(jià)焊接工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標(biāo)4：環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的前提下，能夠?qū)κ骷M(jìn)行最優(yōu)化的選材。課程目標(biāo)1：正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)材料選材對(duì)社會(huì)進(jìn)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(yīng)承擔(dān)的責(zé)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(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.概述1.1失效與失效分析1.2失效分析的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益與意義1.3失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)教學(xué)要求：使學(xué)生了解失效分析的意義及失效分析的發(fā)展現(xiàn)狀。重點(diǎn)：失效分析的意義、現(xiàn)狀。難點(diǎn)：失效分析的發(fā)展趨勢(shì)。41、32.失效分析基礎(chǔ)識(shí)2.1機(jī)械零件失效形式及原因2.2應(yīng)力集中與零件失效2.3殘余應(yīng)力與零件失效2.4材料的韌性與斷裂設(shè)計(jì)2.5應(yīng)力分析與失效分析教學(xué)要求：使學(xué)生了解零件的失效形式及原因，掌握應(yīng)力分析的方法和步驟。重點(diǎn)：零件的失效形式、應(yīng)力分析的方法和步驟。難點(diǎn)：應(yīng)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(yīng)用教學(xué)要求：使學(xué)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(yīng)用。重點(diǎn)：了解失效分析的思路及方法；掌握失效分析的程序。難點(diǎn)：宏觀分析與微觀分析的辯證應(yīng)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(xué)要求：使學(xué)生了解靜載荷作用下的斷裂失效分類及分析方法。重點(diǎn)：靜載荷作用下的斷裂失效分類難點(diǎn)：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(yù)防措施教學(xué)要求：使學(xué)生了解疲勞斷裂失效的基本形式、特征及其原因。重點(diǎn)：疲勞斷裂失效的原因。難點(diǎn)：疲勞斷裂失效的原因及預(yù)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(xué)要求：使學(xué)生了解疲磨損、腐蝕裂失效的基本形式、特征及其原因。重點(diǎn)：磨損、腐蝕失效的原因。難點(diǎn)：磨損、腐蝕失效的原因及預(yù)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(xué)要求：使學(xué)生了金屬加工不同方法導(dǎo)致的缺陷與失效的原因。重點(diǎn)：金屬加工不同方法導(dǎo)致的缺陷與失效的原因及預(yù)防措施難點(diǎn)：金屬加工不同方法導(dǎo)致的缺陷與失效的原因及預(yù)防措施。41、3、4合計(jì)32五、教學(xué)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(xué)和案例教學(xué)等，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)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(xué)內(nèi)容，多理論聯(lián)系實(shí)踐，通過典型機(jī)械類零件的失效案例的講解，培養(yǎng)學(xué)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(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2017.（2）陶春虎.失效分析新技術(shù)[M].北京:國(guó)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(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2016.（2）何懷玉.失效分析[M].北京:國(guó)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(xué)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(guó)防工業(yè)出版社,2004.3.期刊：（1）鄧忠.碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料曲梁彎曲失效分析[J].復(fù)合材料科學(xué)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(qiáng)度分析[J].塑性工程學(xué)報(bào),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(fù)合材料曲梁沖擊后四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度及損傷失效模式研究[J].玻璃鋼/復(fù)合材料,2017,(3):17-20.（5）黃豪杰,張俊琪,劉龍權(quán),等.受載復(fù)合材料角片彎角區(qū)域應(yīng)力分布特征分析[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(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(luò)資源：（1）美信檢測(cè)./g/failure_analysis/（2）知乎./p/115762654（3）中國(guó)船舶工業(yè)船舶材料檢測(cè)中心./（4）知乎./p/413474238七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)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(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭獭?323小組協(xié)同10（1）查找相關(guān)文獻(xiàn)，并歸納總結(jié)；（2）形成相關(guān)失效分析綜述論文?！獭獭獭?511作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?055期末考試60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核失效分析的定義、分類及其成因，材料失效的預(yù)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(jiǎn)答題等?！獭獭?5305合計(jì)：100分4043134八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)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(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末考試成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末考試成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、判斷題、名詞解釋題、簡(jiǎn)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(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。小組協(xié)同25文章結(jié)構(gòu)合理，