焊接结构学课程教学大纲（本科）.docx

焊接结构学课程教学大纲课程名称：焊接结构学课程编号：16118591开课学期：6学时/学分：40/2. 5适用专业：材料成型及控制工程课程类型：专业方向选修课一、课程的目的和任务本课程是材料成型及控制工程专业的一门专业方向选修课，学习课程的目的是使学生了解焊 接结构的特点、应用和可能出现的问题及其原因。本课程最大的特点就是理论性更深入，并且与其它学科和工程实际密切联系。通过本课程 的学习，为今后从事焊接技术与工程等方面的工作和科学研究奠定较为扎实的基础，培养学生灵活运 用知识能力，为解决工程实际问题提供专业思路。二、课程的基本要求1 .知识要求：了解和掌握焊接热过程的分析和计算方法，了解焊接应力和变形产生的原因 及调整和控制应力与变形的方法，掌握焊接接头承载能力的计算方法，了解焊接结构设计中应注 意的问题，能准确测量焊接缺陷并分析焊接缺陷产生的原因。2 .能力要求：能独立进行焊接过程的温度场与应力场分析，能独立进行缺陷分析并采用 正确的方法矫正。3 .素质要求：对焊接缺陷能准确的测量并正确分析原因，具备焊接质量管理的能力。三、教学方法1 .在教学过程中宜采用课堂讲授为主，关键问题采用讨论式、启发式等教学方法进行，培养 学生应用理论学习知识分析生产常见问题的能力。2.利用课外及生产实习时间，深入生产现场参观学习。四、课程基本内容和学时安排焊接结构力学总论（2学时）知识点焊臃构概达 彩微骏曲的点、雌曲的应范围、结楙赣阳淅。第1章焊接 热场与流场（13学时）知识点：焊接的热场与流场基本原理，包括电弧焊热过程概述、焊接热源、传热的基本原 理、焊接熔池的数学模型；焊接整体温度场，瞬时固定热源温度场，连续移动热源作用下的温 度场，高斯分布热源作用下的温度场；焊接热循环及其主要参数，焊接热循环参数的计算，多 层焊接时的热循环，焊接热循环对母材的影响；熔化区域的局部热作用，热平衡与热源密度， 电极的加热与熔化；其它焊接过程的温度场；重点：了解和掌握焊接热过程的分析和计算方法；难点：多层焊接时的热循环，焊接热循环对母材的影响。第2章焊接应力与变形（14学时）知识点：本课的核心内容介绍内应力的产生，热应变与相变应变；焊接应力与变形的形成 过程，包括简单杆件的应力与变形，不均匀温度场作用下的应力与变形，焊接引起的应力与变 形；焊接残余变形内容有焊接残余变形的分类，纵向收缩变形及其引起的挠曲变形，横向收缩 变形及其引起的挠曲变形，角变形，其它变形；焊接残余应力部分包括，焊接残余应力恸布， 爆机应垓影向 赊应力颈旋与调节；重点：了解焊接应力和变形产生的原因及调整和控制应力与变形的方法；难点：焊接残余应力的分布，焊接残余应力的影响，减小焊接残余应力与变形的措施。第 3章焊接接头（4学时）知识点：本部分内容包括焊接接头的不均匀性及其力学行为、焊接接头的工作应力分布和工作 性能、应力集中、电弧焊接头工作应力分布和工作性能、焊接接头强度计算；重点：掌握焊接接头承载能力的计算方法；难点：电弧焊接头工作应力分布和工作性能、焊接接头强度计算。第4章焊接结构的脆性断裂（4学时）知识点：金属材料的断裂及其影响因素、金属材料的断裂形态特征、影响金属脆断的主要 因素、金属材料脆断的能量理论、材料断裂的评定方法、转变温度法、断裂力学方法、焊接结 构的特点及其对脆断的影响、焊接结构抗开裂性能与止裂性能的评定方法、脆性断裂的引发， 扩展和停止、焊接结构的两种设计原则、抗开裂性能试验、止裂试验，预防焊接结构脆断的 措施，断裂力学评定安全性；重点：金属材料的断裂及其影响因素;难点：焊接结构的两种设计原则。第5章焊接接头和结构的疲劳强度（4学时）知识点：本部分内容是比较重要的，密切与实际工程相联系，讲解的重点在疲劳断裂过程 和断口特征，焊接结构的疲劳限表示法，焊接接头疲劳强度计算；断裂力学在疲劳裂纹扩展研 究中的应用，裂纹的亚临界扩展，疲劳裂纹扩展特性da/dN-ZlK曲线；疲劳裂纹扩展寿命估 算；影响焊接接头疲劳强度的因素，应力集中的影响，近缝区金属性能变化的影响，残余应力 的影响，缺陷的影响；提高焊接接头疲劳强度的措施，包括降低应力集中，调整残余应力场, 改善材料的机械性能，特殊措施。重点：了解焊接结构设计中应注意的问题；难点：疲劳裂纹扩展寿命估算。五、先修课程材料力学，材料科学基础，传输原理，材料热力学，材料性能学，并具备材料力学、材料 热力学、材料力学性能等相关基础知识。六、考核方式和要求1 .考核方式：课后作业、课程论文与期末考试结合。2 .总成绩构成：出勤10分,课后作业20分（10分X2次），濡呈论文20分,期末试卷50 分（碗 100 分X50%）3 .期末试卷内容比例:绪论10%；焊接热场与流场25%；焊接应力与变形25%；焊接接头10%； 焊接结构的脆性断裂10%；焊接接头和结构的疲劳强度20%o4 .期末试卷题型比例：选择题20%,填空题20%,简答题30%,工程应用题30% o七、建议教材或参考书1 .教材焊接结构学，方洪渊主编，机械工业出版社2 .参考书焊接热效应，D.拉达伊主编，机械工业出版社，1997年.焊接热工程计算，H.H.雷卡林主编，中国工业出版社.焊接过程测量与控制课程教学大纲课程名称：焊接过程测量与控制课程编号：16118589开课学期：7学时/学分：40/2. 5适用专业：材料成型及控制工程课程类型：专业方向选修课一、课程的目的和任务本课程是材料成形专业焊接方向的一门重要的专业技术应用课程。本课程设置的目的是通过 讲授焊接自动化技术基础一焊接过程控制系统、方法与技术内容，使学生掌握焊接过程测量与 控制的基本概念、基本原理和基本方法，提高学生的设计能力和实际工作能力并掌握现代焊接生 产控制工艺和技术。本课程通过对知识点的讲授使学生掌握焊接自动化技术的工艺及系统构成基础一焊接过 程控制问题、掌握焊接过程传感器和焊接过程控制系统执行机构，掌握焊接过程计算机控制系统设 计问题，掌握焊接运动过程的辨识建模及控制系统仿真基本方法与概念等内容，进而具备设计 焊接测控系统的能力。二、课程的基本要求1 .知识要求：本课程的教学环节包括课堂讲授、学生自学，习题讨论课，实验，习题，答 疑，质疑和期末考试。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握焊接过程测量与控制的基本概念、 基本原理和基本方法，并能正确地应用这些知识解决问题，并掌握现代焊接生产控制工艺和技 术。2 .能力要求：能独立设计电源系统、传感系统、控制系统。3 .素质要求：关注社会、环境、时事等热点议题，了解与专业相关的法律法规、技术标准， 具有自主学习和知识扩展能力，能对焊接测控系统进行创新。三、教学方法.在教学过程中主要采用课堂讲授为主，引入各种测控方法的操作实例展示。1 .利用课外及生产实习时间，深入生产现场参观学习；3.宜采用多媒体教学手段，增加焊接质量无损检测实例录像，以加深理解。四、课程基本内容和学时安排绪论（2学时）知识点：焊接过程的物理本质，焊接热源的种类及其特性，焊接温度场。重点：焊接过程的物理本质，焊接热源的种类及其特性。难点：焊接过程的物理本质。第一章传感器的基本知识（12学时）知识点：传感器的基本概念、构成、分类，传感器的基本特性及指标。重点：传感器的基本特性及指标，熔池振荡传感、视觉传感。难点：传感器的动态特性，焊接过程测量与定位及传感。第二章常用焊接传感、控制方法和生产控制过程（16学时）知识点：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电感应式传感器、霍尔式 传感器、光电式传感器、热电式传感器的基本原理和应用，焊接控制过程。重点：各种常用传感器的基本原理，电弧跟踪传感、激光跟踪传感，熔池振荡传感、视觉 传感。难点：各种常用传感器的基本原理的区分和应用，传统焊接过程数学建模方法、现代建模 方法。第三章典型焊接过程控制系统分析（10学时）知识点：测试信号调理与转换，放大电路，滤波电路，调制解调电路AD及DA转换的原理和 设计，当代焊接生产控制过程。重点：测试信号调理与转换。难点：各种电路的原理和应用。验项目的设置与内容提要序号实验项目实验内容及要求实验学时主要仪器 设备备注1传感器原理了解焊接测量中几 种主要的传感器， 掌握应力传感器、 位移传感器、温度 传感器的工作原理 与使用方法，必修4传感器教学试验台2温度测量与控制掌握焊接区温度的 测量与控制方法， 必修2热电偶、温度控制装置六、先修课程焊接结构学,材料连接原理,电工学。七、考核方式和要求.考核方式：课后作业、实验成绩与期末考试结合。1 .总成绩构成：出勤10分,课后作业20分（10分次），媛殿20分,期末试卷50 分（颂 100 分乂50%）.期末试卷题型比例：填空题20%,选择题20%,名词解释题15%,判断题10%,简答题25%,综合分析题10%0八、建议教材或参考书.教材焊接过程传感与控制,张广军等,哈尔滨工业大学出版社,2013. 参考书：热加工测控技术，石德全，高桂丽著，北京大学出版社，2010传感器技术，贾伯年，俞朴，宋爱国主编，东南大学出版社，2007