《焊接结构》课程教学大纲（本科）.docx

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1、焊接结构(Welding Structures)课程代码：07410106学分：1.5学时：24 （其中：课堂教学学时：20 实验学时：4 ）先修课程：金属学及热处理、液态成型原理及工艺、固态成型原理及工艺适用专业与版本：材料成型及控制工程专业2016版培养计划教材：焊接结构学、方洪渊主编、机械工业出版社出版、2008年一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是材料成型及控制工程本科专业一门选修重要的专业基础课。主要任务是使学生掌握焊 接钢结构材料所用主要设备，分析钢结构焊接后接头的剩余应力和工作应力分布，产生原因，降低 和消除剩余应力的方法，了解先进的焊接

2、设备和工艺对焊接接头剩余内应力和工作应力的影响。培 养学生的钢结构焊接特点及焊接材料、焊接设备、焊接工艺对焊接结构应力的影响，得到解决和控 制焊接接头应力影响的方法。通过该课程的学习使学生掌握钢结构焊接后钢结构对接头的内应力和工作应力的影响等基础 理论，试验方法及基本技能；掌握钢结构焊接接头剩余内应力和工作应力产生原因、分布特点、降 低和消除剩余应力方法。应用应力片数子技术对焊接接头内应力进行焊接接头内应力定量测定，对 钢结构接接头（内、工作）应力的影响分析；掌握钢结构接接头（内、工作）应力产生的基本原理, 应用钢结构优化、焊接设备、焊接工艺等方法来优化、降低、消除钢结构焊接接头（内、工作）应

3、 力的方法，得到良好组织及性能的钢结构焊接接头。通过本课程的学习，可以为钢结构的认识和选择、焊接设备理解及其认识和选择、焊接接头组 织和性能影响有充分的认识和理解。（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。应包括知识目标和能力 目标。）1 .掌握各焊接设备所适用范围、各焊接设备所具有的优点和缺乏、各焊接设备的构成及其焊接 的基本原理和基本方法;2 . 了解钢结构焊接接头内应力和工作应力产生的原因、分布特点以及其对钢结构焊接接头的影 响，掌握降低或消除焊接剩余内应力的措施；3 .熟悉钢结构焊接接头内应力和工作应力分布特点。焊接前、焊接进行中、焊接后如何降低或 消除焊接接头内应

4、力，如何通过钢结构的优化和制定合理的焊接工艺来安排焊接接头工作应力的分 布措施。注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求2-2. 3-2和4-3：1 .指标点2-2.能运用材料成型及控制工程科学的基本原理，判断复杂工程问题解决方案 的关键制约参数。2 .指标点3-2.通过课程设计、实验、实习、实训等实践环节，能够应用专业基础知识和 基本原理，进行满足特定需求的系统、单元（部件）、工艺流程设计和工装设计。3 .指标点4-3.能够根据制定的实验方案构建实验系统、

5、选用实验装置及设备，确定实验 流程和工艺参数，实施实验。求指标点课程目标毕业要求2-2毕业要求3-2毕业要求4-3课程目标1V课程目标2V课程目标3注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入二、课程内容与教学要求第一章焊接设备（一）课程内容手工电弧焊、C02气体保护焊、筑弧焊、等离子、埋弧焊、激光焊、摩擦搅拌焊、电渣焊、电阻 焊等常用焊接设备的组成，焊接基本原理，其适用的焊接范围，焊接设备的优缺点（二）教学要求通过本课程第一章常用焊接设备内容的学习，可以把企业在钢结构的焊接中常用的焊接设备介 绍给学生，使学生掌握用于钢结构焊接的焊接设备名称，焊接设备主要组成，焊接设备的适用条件, 焊接设

6、备在各自应用领域中的优缺点以及焊接设备对环境的影响等内容，理解这些焊接设备各自的 工作原理，了解和认识各焊接设备的适用环境和条件，使学生能根据企业实际工作要求和情况灵活 有效地选择合适地焊接设备，满足焊接生产对焊接设备需要和选择，到达实际工作的要求。使学生 不仅懂焊接，而且理解其焊接设备及其在焊接工艺中的重要作用。（三）重点与难点.重点各焊接设备主要组成，焊接设备的适用条件，焊接设备在各自应用领域，各焊接设备中 使用中的优缺点和使用范围。1 .难点根据企业实际工作要求和情况灵活有效地选择合适地焊接设备，满足焊接生产对焊接设备需要 和选择。第二章焊接剩余应力和应变（一）课程内容第一节内应力及变形

7、的基本概念内应力的定义、特点、分类及产生原因；简单杆件的变形与应力；长板条在不均匀温度作用下 的变形与应力；焊接引起的内应力及变形。第二节焊接剩余变形焊接剩余变形的分类，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，波浪变形，焊接错边，扭曲变形；预防焊接剩余变形的措施；矫正焊接剩余变形的方法第三节焊接剩余应力焊接剩余应力的分布；焊接剩余应力的影响；调节焊接剩余应力的措施；消除焊接剩余应力的 措施。（二）教学要求通过本课程第二章焊接应力和应变内容的学习，可以把焊接结构中存在的应力和性质介绍给学 生，使学生掌握钢结构中焊接应力种类，应力名称，应力性质，应力与应变的关系。

8、熟悉焊接应力 种类和应力名称，能有效地分析在钢结构中存在应力种类和性质。理解焊接结构与应力的关系，焊 接应力与应变之间的关系，使学生能根据企业实际焊接结构情况有效地分析应力在结构中存在的形 式，正确地判断出结构中应力的性质。了解焊接应力及变形的基本概念。了解焊接剩余变形的分类, 各种剩余变形的产生原因、影响因素。掌握预防焊接剩余变形的措施和矫正焊接剩余变形的方法。 了解焊接剩余应力的分布，理解焊接剩余应力对静载强度、加工精度、风度及应力腐蚀开裂的影响。 掌握调节焊接剩余应力和消除焊接剩余应力的措施。（三）重点与难点1 .重点在焊接结构中形成应力的种类形式多样，各种应力产生原因各异，重点是理解焊

9、接剩余应力产 生的原因，存在的形式，造成的结果，防止和消除的方法。2 .难点根据焊接结构实际情况理解焊接剩余应力产生的原因，存在的形式，造成的结果，防止和消除 的方法。第三章焊接接头（-）课程内容第一节焊接接头的一般性能，焊接接头的组成、特点，影响焊接接头性能的因素，焊接接头的 不均匀性及其力学行为，焊缝及接头的基本形式。第二节 焊接接头的工作应力分布和工作性能，应力集中的概念及产生原因，电弧焊接头的工作 应力分布和工作性能，点焊接头工作应力分布和工作性能，钾焊联合结构和钾焊联合接头。第三节 焊接接头静载强度计算，工作焊缝和联系焊缝，焊接接头强度计算的假设，电弧焊接头 的静载强度计算，接触焊接

10、头的静载强度计算。（二）教学要求通过本课程第三章焊接接头内容的学习，掌握焊接接头的组成、焊接接头的不均匀性及其力学 行为。理解应力应力集中的概念及产生应力集中的原因。了解电弧焊和接触焊接头的工作应力分布 及工作性能。掌握电弧焊接头和接触焊接头的静载强度的计算。（三）重点与难点1 .重点在焊接接头工作应力的分布，理解在钢结构的焊接接头中应力集中的概念及产生应力集中的原 因，防止和消除焊接应力集中的方法。2 .难点根据焊接结构实际情况理解防止和消除焊接应力集中的方法。第四章焊接结构的脆性断裂（一）课程内容第一节 脆性事故和研究脆断的意义，脆性断裂的特点，脆性断裂的原因。第二节 金属材料的断裂及其影

11、响因素，金属断裂的特征，影响断裂的主要因素。第三节 焊接结构的特点及其对脆断的影响，焊接结构与钾接结构的比照，焊接结构的工艺 特点，焊接结构的特点对脆断的影响。第四节预防焊接结构脆性断裂的措施，正确使用材料，采用合理的焊接结构设计。（二）教学要求通过木课程第四章焊接接头脆性断裂内容的学习，掌握了解脆性断裂的特点及发生原因。理解金属材料断裂的特征和影响断裂的主要因素。掌握焊接结构的特点及其对脆断的影响。（三）重点与难点1 .重点在焊接接头脆性断裂原因，防止和消除焊接接头脆性断裂的方法和措施。2 .难点防止和消除焊接接头脆性断裂的方法和措施。三、本课程开设的实验工程（如课程不含实验，该项可不填）编

12、号实验工程名称学时类型要求支撑的课程目标1焊接剩余应力的测量2验证性必做1、2、32钢结构焊接接头形式优化2设计性选做1、2、3注：L “类型”填验证性、综合性、设计性等；“要求”填必做、选做。实验1:焊接接头剩余应力的测量实验目的：了解焊接剩余应力的测量方法；练习应力片+电脑数字处理得到焊接剩余应力（内应 力）。实验原理：焊接剩余内应力；模数转换（A-D, D-A）o实验仪器：电阻应变片；PCI8602；电脑 CPUo实验安排：教师介绍焊接剩余内应力产生原因，用电阻应变片测焊接接头不同位置应力，将电 阻应变片模拟信号转成数子信号送入PCI8602,再将数字信号送入电脑CPU,获得焊接剩余内应

13、力演 示；学生以6人一组，对事先准备好的焊接接头进行焊接剩余内应力测量，然后分析原因。实验报告要求：图示接剩余内应力测量线路和方法；并采集焊接接头不同位置应力值；将实验数据及结果以表格列出；分析并画出焊接剩余内应力分布图；分析产生原因和消除方法。实验2：钢结构焊接接头形式优化实验目的：结合焊接接头形式实物，介绍钢结构形式和焊接接头形式对裂纹的影响，以加深钢 结构接头对内应力和工作应力的影响，加深钢结构和接头形式的了解。实验原理：钢结构形式；焊接接头形式；焊接裂纹。实验仪器：手工电弧焊BX3-250o实验安 排：教师介绍手工电弧设备的焊接原理，其主要的适用范围，并焊接演示，对事先准备好的样品进

14、行焊接，了解钢结构对裂纹的影响，了解焊接接头形式对裂纹的影响，分析产生裂纹的原因。用手 工电弧焊焊接Q235钢结构；从冶金角度和工艺设计角度分别分析裂纹产生的原因，降低或消除产生 焊接裂纹的方法。实验报告要求：简述焊接结构内应力裂纹产生的原因；绘图并举例说明；从冶金和工艺设计角 度分别分析裂纹产生的原因，降低或消除产生焊接裂纹的方法。写出实验的体会与疑问四、学时分配及教学方法章节内容教学方式与学时支撑课程目 标课 堂 教 学实 验上机课 程 实 践作 业讨 论第1章焊接设备：手工电弧焊、C02气体保护 焊、氨弧焊、等离子、埋弧焊、激光 焊、摩擦搅拌焊、电渣焊、电阻焊等 常用焊接设备4V1第2章

15、焊接剩余应力与应变：内应力及变形 的基本概念及产生原因；焊接剩余变 形种类，焊接剩余应力的分布；焊接 剩余应力的影响；调节焊接剩余应力 的措施；消除焊接剩余应力的措施。822第3章焊接接头：焊接接头的组成、特点，影响焊接接头性能的因素，焊接接头82V2的不均匀性及其力学行为，焊缝及接 头的基本形式。焊接接头的工作应力 分布和工作性能，焊接接头静载强度 计算。第4章焊接结构的脆性断裂：脆性事故和研 究脆断的意义，脆性断裂的特点，脆 性断裂的原因。金属材料的断裂及其 影响因素，金属断裂的特征，影响断 裂的主要因素。预防焊接结构脆性断 裂的措施，正确使用材料，采用合理 的焊接结构设计21、2、3合计

16、224注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;五、课程考核考核形式考核要求考核权重课程目标课堂表现出勤、回答下列问题、讨论10%1小论文开卷、对选钢结构工艺设计80%1、2、3实验报告提交实验报告10%1、2注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。2 .考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、工程设计和作品等。3 .考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、工程设计要求等。4 .考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次） 1 .焊接结构，田锡唐等编著，天津大学出版社，2005年;2.焊接结构，王文先等主编出版社，化学工业出版社出版时间:2012年;