《材料失效分析》教学大纲.docx

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1、材料失效分析教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。课程英文名Failure Analysis of Materials课程代码05M0108学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质选修先修课程材料科学基础、材料力学性能适用专业材料科学与工程专业以及相关领域 相关专业开课学院材料与化学学院一、课程地位与课程目标（-）课程地位材料失效分析是为查明材料失效原因并采取措施防止同类事故再发生而开展的一切技术活 动。材料科学与工程专业列入国家一流本科专业建设，开始率先探索材料科学与工程与标准化的 融合，本课程作为计量特色的材料课

2、程模块中任选课程，它是一门不断发展的、多学科交叉的综 合性学科，在材料研究、安全生产、事故分析和社会发展等方面具有重要的价值和作用，尤其对 基础材料的制备、新材料的研发、新产品的开发、结构的完整性分析、事故的责任认定、事件的 预防预测等有着明显的科学和工程意义。本课程分为理论和应用两个部分。理论部分主要介绍材料失效分析的基本概念、基础理论和 表征分析方法，应用部分主要涉及重大工程材料的典型分析案例分析。课程特别强调理论与实际 相结合，精选出重大工程失效案例进行示范性分析，通过案例讲解和课堂讨论，培养和训练学生 的学习能力、创新能力、知识运用能力、动手能力和表述能力，增强探究能力、分析能力和综合

3、 能力，为学生如何解决工程中的实际问题提供扎实的基础知识和分析方法。（二）课程目标1 .掌握失效与失效分析的基本概念和分类，并能与相关学科、技术之间创造有机的结合；基 于失效分析预测预防的特点和属性，学会以失效分析预测预防的常用分析思路，对失效的事后处 理及失效预防。掌握失效诊断技术和方法，包括断口、裂纹、痕迹、腐蚀和磨损；基于上述知识 点，针对复杂问题，具有综合失效诊断的技术和方法。2 .掌握以失效模式为基础的材料失效预测的基本理论和方法，以及材料失效预测的力学和数 学方法；并通过上述方法对失效断裂、疲劳和损伤等进行预测。掌握安全评估的一般原则；熟悉 掌握断裂、疲劳及失稳等多种失效模式材料（

4、构件）的确定性和概率安全评估技术；熟悉掌握工 业风险评估及其主要方法和应用C3 .通过学习和了解材料失效诊断的各种技术、方法、思路和过程，利用所学知识探讨了各种 含缺陷材料和结构，能够较为准确的进行安全评定及失效的预测。从“事故后分析处理”变到“事 故前评估与预测”的一整套理论和方法，并对相关事例作出较为准确的判断，并给出具体方案。二、课程目标达成的途径与方法材料失效分析课程教学以课堂教学为主，结合自主学习，以及课后的沟通和讨论，针对 失效与失效分析的基本概念，针对失效分析预测预防的特点和属性，理解并掌握失效分析预测预 防的常用分析思路、技术以及方法，学会对失效的事后进行处理及失效预防。培养学

5、生理解并掌 握材料失效诊断的各种技术、方法、思路和过程失效基本属性和概念，运用从“事故后分析处理” 变到“事故前评估与预测”的一整套理论和方法，最终达到综合分析和解决失效诊断、预测和预 防领域复杂工程问题的能力。(1)课堂教学主要讲述失效诊断的各种技术、方法、思路和过程失效基本属性和概念。并将简 单的应用实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识点，提高学习这门课程 的兴趣，熟悉系统的理论知识体系，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入 互动环节，提高教学效果。(2)针对某些较重要的知识点与概念，列出部分内容作为学生课堂讨论学习环节，训练、形成 良好的专业知识学习方

6、法，培养学生对于材料科学的理解能力和自主学习意识和能力。(3)针对易错难懂的知识点，采用课堂测验教学方式，从而加深学生的理解与应用能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程对毕业要求的支 撑权重3-1能够描述新材料产品设计、制备工艺、性能检测、质量管 理等的解决方法和影响因素；学科选修任选模块1 (0. 30)7-2能够从环境、社会可持续发展分析和评价新材料设计、制 备及工程实践的可持续性，评价新材料产品研发、生产周期对 于人类和环境的影响。学科选修任选模块1 (0. 40)n-2 了解新材料研发、生产及工程应用中全周期、全流程的 成本构成，能够综合工程活动中的多学科因素，运

7、用工程管理 与经济决策方法进行合理分析。学科选修任选模块1 (0. 35)课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度(II、M、L)毕业要求3-1毕业要求7-2毕业要求11-2课程目标1M (1*0.30)课程目标2H (1*0.40)课程目标3H (1*035)四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求对应课程 目标1 .材料失效分析概论1.1失效分析概况L1课程目标21. 2失效分析的基本概念L11.3失效分析的基本特点L11.4失效分析学科的发展历程L11.5失效分析工作者的应有素质L12 .材料的断裂失效 形式与机理2. 1材料失效形式L2课程目标22.2外力的作用形式L22. 3安全

8、设计准L22.4断口分析L3课程目标1课程目标22. 5硬度L32. 6冲击韧性L32.7疲劳应力L32. 8蠕变应力L32. 9断裂韧性L32. 10金属的失效模式与失效机理的关系L2课程目标23.材料的腐蚀失效 形式与机理3.1腐蚀的危害性L2课程目标1课程目标23. 2腐蚀机理和形式L23. 3全面腐蚀和局部腐蚀L23. 4应力作用下的腐蚀L23.5苛性腐蚀（碱脆）L24.材料的磨损失效 形式与机理4.1磨损概述L1课程目标24. 2磨粒磨损L3课程目标14. 3粘着磨损L34. 4冲蚀磨损L34. 5微动磨损L34. 6疲劳磨损L34. 7腐蚀磨损L34. 8气蚀L35评估与预防5.1

9、安全评估的一般原则L2课程目标35.2安全评估的技术与方法L25. 3概率安全评估方法L25.4风险评估的方法和应用L25. 5预防技术与方法L25. 6材料选择与设计L25. 7可靠性设计与方法L26分析方法与应用6.1 PCB技术的发展趋势L26.2 PCB产品的质量状况L26.3 PCB的失效形式和原因L26. 4 PCB的表征分析方法L26.5典型案例的失效分析L2五、课程学时安排章节号教学内容学时 数学生任务对应课程目 标第1章1.1 失效分析概况1.2 失效分析的基本概念1. 3失效分析的基本特点2有没有永不失效的材料， 请从失效的模式和失效机 制出发说明原因。课程目标2第1章1.

10、4 失效分析学科的发展历程1.5 失效分析工作者的应有素质2举例说明材料失效分析的 重要性以及对生活的影响。课程目标2第2章2.1材料失效形式2.2外力的作用形式2课程目标2第2章2. 3安全设计准2.4断口分析2. 5硬度2. 6冲击韧性21 .有哪些断裂种类？它们 的断口形貌有什么不同？ 2.硬度测定有哪些方法？ 金属、陶瓷和聚合物的硬度 测定方法简述。课程目标1、 课程目标2第2章2. 7疲劳应力2. 8蠕变应力2. 9断裂韧性2. 10金属的失效模式与失效机理的 关系2课程目标1、 课程目标2第3章3. 1腐蚀的危害性3. 2腐蚀机理和形式41 .腐蚀有哪些危害？2 .不同腐蚀有什么不

11、同？ 请各举一例。课程目标1、 课程目标2第3章1.1 3全面腐蚀和局部腐蚀3.4 应力作用下的腐蚀3.5 苛性腐蚀（碱脆）2课程目标1、 课程目标2第4章4.1磨损概述4. 2磨粒磨损2课程目标1、 课程目标2第4章4. 3粘着磨损4. 4冲蚀磨损4. 5微动磨损4. 6疲劳磨损4.7腐蚀磨损4. 8气蚀2结合磨损的类型，从失效诊 断的角度，举实例进行分析 磨损。课程目标1第5章5.1 安全评估的一般原则5.2 安全评估的技术与方法5. 3概率安全评估方法5.4风险评估的方法和应用2课程目标3第5章5. 5预防技术与方法5. 6材料选择与设计5. 7可靠性设计与方法2课程目标3第6章6. 1

12、 PCB技术的发展趋势6.2 PCB产品的质量状况6.3 PCB的失效形式和原因6. 4 PCB的表征分析方法2分组学习，在前期知识学习 的基础上以实例的失效分 析为主题进行调研，并准备 公开答辩的课件。课程目标3分组讨论2课程目标3弟6早6.5典型案例的失效分析4课程目标3六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核平时作业共5次作业，以作业完成 情况百分制打分。（毕业要求3-1和7-2）20分组讨论采分点：1） 口头表达、专 业表达；2）逻辑性、专业 性、合理性、新颖性 评分模式：学生自主命 题、自主评分（毕业要求11-2）20课堂表现采用“雨课堂”课堂提 问+考勤10期末考核开卷（试题类型及比例：选择题 30%+简答题40%+综合题30%）试卷参考答案和评分标 准50考核类别考试成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（-）推荐教材：无(-)主要参考书：1 .钟群鹏，材料失效诊断、预测和预防，中南大学出版社，2009年02月.庄东汉，材料失效分析，华东理工大学出版社，20092 .查利R布鲁克斯，阿肖克考霍莱著，谢斐娟，孙家骥译，工程材料的失效分析，北京：机 械工业出版社，2006.张栋等，失效分析，国防工业出版社，2005.