《课程名称：智能材料结构力学》课程教学大纲（本科）.docx

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1、课程名称：智能材料结构力学Smart Material Structural Mechanics课程代码：学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：32 实验学时：0 上机学时：0课程实践学时:0 ） 先修课程：理论力学、材料力学、弹性力学适用专业：工程力学教材：智能材料系统与结构.杜善义等.科学出版社.2001一、课程性质与课程目标（-）课程性质新型材料及仿生技术的发展，对材料在自感知、自驱动、大变形及多功能等方面的性能提出了 更高的要求，传统材料和结构已不能完全满足上述需求，智能材料结构体系应运而生，智能材料结 构具有生命及智能，能增强结构安全、减轻质量、降低能耗，突破了传统的结构体系。智

2、能结构分 析的新理论、新方法是重要的研究方法，是推动智能材料重要理论基础。本课程列举了很多实用性 和工程性很强的实例，融入了最新的科研成果，通过本课程的学习，将了解智能材料结构的力学分 析新方法及新理论，为后续相关课程的学习及研究打好基础，是一门理论与计算相结合的课程。（二）课程目标课程目标1:全面了解、准确认识智能材料结构力学的概念及其内涵；课程目标2： 了解智能材料结构力学及与其它课程及学科的联系，明确力学专业学习的目标 和任务，开拓视野；课程目标3：学会用力学的方法分析和解决工程问题。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点2、3、4、5、6,

3、7,对应关系如下：1 .毕业要求2: 了解力学的发展历史、学科前沿和发展趋势；认识力学在经济社会发展与 科学技术创新中的先导性和重要推动作用，初步了解力学交叉研究开拓新的学科生长点的 能力；2 .毕业要求3:掌握工程力学所需的数学、物理学等基本内容，了解机械工程、材料工程 等相关领域的基础知识和挑战，初步具备从中提炼关键力学问题并利用基本力学思维和方 法解决问题的能力；3 .毕业要求4：掌握力学基础知识和基本理论。掌握理论力学、材料力学、弹性力学、振 动力学，流体力学，计算力学和实验力学的理论体系，初步利用力学思维对自然和工程问 题进行机理性和定量化的建模与描述，明确各种力学理论的适用范围与局

4、限性；4 .毕业要求5：掌握基本的力学实验与数值计算技能。前者包括理论力学及材料力学等基 础力学实验，结构健康监测和微纳米测试等方面的最新实验技术，后者要求具有使用数值 模拟软件或编程计算典型工程力学案例的能力；5 .毕业要求6：初步掌握力学研究的基本方法和手段，具有初步的工程实践能力，初步具 备发现、提出、分析和解决与力学有关的工程技术问题的能力；6 .毕业要求7：掌握必要的信息技术，能够获取、加工和应用力学及相关信息。课程目标毕业要求指标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求2毕业要求3Z/毕业要求4/毕业要求5Z/毕业要求6Z/毕业要求7注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也

5、可标注“H、M、L”。二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）课程内容1.1 智能材料智能结构1.2 应用前景展望（二）教学要求本章内容要求掌握智能材料、智能结构的基本概念，形成机制，了解智能材料结构的应用前景, 了解学习这门课程的重要性。第二章智能本构关系（一）课程内容应力-应变及本构方程1.1 应变位移方程超声传播物理原理1.2 波动控制方程推导采样与调制1.3 智能结构工作机理（二）教学要求教学内容2.1为智能结构工作机理，在本课程中要求掌握，教学内容要求理解和掌握 多种智能结构工作的本构关系。第三章压电智能传感检测技术（一）课程内容1压电材料的概述3.1 压电效应3压电陶瓷性

6、能参数3.2 压电复合材料计算案例3.3 压电材料应用现状与发展趋势（二）教学要求教学内容要求了解了解驱动材料，驱动器与传感器的原理；掌握自适合复合材料系统及应用构 造；重点是驱动材料，驱动器与传感器的结构及原理。第四章形状记忆合金（一）课程内容4.1智能金属材料的自预警和自修复2形状记忆合金原理4. 3铁磁形状记忆合金原理4多孔形状记忆合金5. 5形状记忆聚合物6计算案例（二）教学要求本章内容4. 1-4.5要求理解，4. 6要求能对简单的形状记忆合金控制原理分析计算。第五章电/磁致伸缩与电/磁流变体（一）课程内容5.1 电致伸缩原理2磁致伸缩原理5.2 电流变液及其应用磁流变液及其应用5.

7、3 计算案例（二）教学要求本章内容要求了解电致伸缩和磁致伸缩的基本力学原理及方法。第六章智能光纤材料（一）课程内容1.1 光纤光栅传感基本原理常用的几种光纤传感器1.2 光纤的应用及前景计算案例（二）教学要求本章内容要求了解光纤光栅传感的基本原理及应用。第七章智能传感元件（一）课程内容7. 1智能结构工作机理2几种自然效应及传感器8. 3生物力学传感器4仿生机械9. 5计算案例（二）教学要求本章教学要求均为了解。第八章智能无机非金属材料（一）课程内容9.1 瓷及非金属材料的自诊断效应修补自愈合材料9.2 能无机材料的智能化4计算案例（二）教学要求教学内容8. 1-8.4均为了解。第九章智能高分

8、子材料（-）课程内容9.1智能高分子材料概述2高分子水凝胶原理及制备9.3智能高分子凝胶的应用4计算案题（二）教学要求本章内容教学要求均为理解，能对简单的水凝胶材料进行分析。第十章软物质（-）课程内容10. 1软物质基本概念10.2软物质的分类10. 3软物质特征软物质的应用（二）教学要求本章内容教学要求均为了解。第十一章智能超导材料（一）课程内容10.4 超导现象及超导材料的基本性质高温超导体概述10.5 高温超导体的应用4计算案例（二）教学要求本章内容教学要求均为了解。第十二章智能材料结构力学综合应用（-）课程内容10.6 智能材料结构系统回顾结构振动控制系统10.7 结构健康监测系统4智

9、能混凝土及结构应用（-）教学要求本章内容教学要求均为了解。三、学时分配及教学方法注：1 .课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实验上 机课程 实践小 计第一章22讲授法、讨论法1、2、3第二章44讲授法1、2、3第二早22讲授法1、2、3第四章44讲授法1、2、3第五章22讲授法1、2、3第八早22讲授法1、2、3分组研讨22讲授法1、2、3第七章21讲授法1、2、3第八章21讲授法1、2、3第九章22讲授法1、2、3第十章22讲授法1、2、3第一章22讲授法1、2、3第十二章22讲授法1、2、3分组研讨22讨论法1、2、

10、3合计32322.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现、平时作业缺课、不得多于3次，作业完 成不少于80%,质量较好0.3课堂表现、平时作业期末考试按卷面成绩折兑0.7期末考试五、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .智能结构力学.泰荣，科学出版社，2009年2 . （ENCYCLOPEDIA OF SMART MATERIALS，Mel Schwartz 等编,A Wiley-Interscience Publication, 2014.3 . STRUCTURAL HEALTH MONITORING WITH PIEZOELECTRIC WAFER ACTIVE SENSORS.Victor Giurgiutiu. Academic Press.2014.4 .智能材料系统与结构.杜善义等.科学出版社.2001.5 .智能材料与智能系统.杨大智.天津大学出版社.2000.6 .智能材料结构.陶宝祺.国防工业出版社.1997.六、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）无2017年 09月 21日