在我校开课历史已有六十余年。目前课堂教学充分利用多媒体技术等现代化教学手段,全部采用电子教案,实现多媒体教学;实践教学方面积极推进案例教学、互动式教学等多形式的教学,有效地提高了学生实践能力;在教学条件上,由胡庆贤副教授建设的校内网络课程《焊接结构》正式启用,获得了学生的好评。课程教师团队始终坚持“注重基础、强化实践、追踪前沿、不断创新”的教育理念和“理论与案例”相融合式的教学风格,采用案例教学和互动式教学,大大地调动了学生的积极性,培养了学生解决问题的能力,激发学生学习兴趣、创新思维等非智力因素。
《焊接结构》作为专业核心课程,课程教学内容主要从热的产生和耗散和力学角度分析焊接应力和变形,使学生正确理解焊接过程中应力和变形的变化规律及形成机理;初步掌握焊接结构在设计、生产过程中及焊后消除或减小焊接残余应力和变形的基本原则和方法;能正确设计基本焊接接头形式及进行静载强度的计算与校验;了解焊接结构常见的破坏形式及影响因素,并掌握脆性断裂和疲劳断裂的评价方法和防止措施;并能对焊接接头和结构的安全性、可靠性进行初步评价。本课程目的是使学生对焊接结构的特征有较深刻的理解,为制定出合理的焊接结构生产工艺奠定理论基础,并学会解决制造过程中出现的与力学行为有关的工艺问题。课程的任务是使学生能够从力学的角度来分析材料选择的合理性及使用的可靠性,通过授课、实验等教学环节,能把材料、工艺、力学性能三者结合起来对焊接结构进行分析。
本课程授课目标是使学生对焊接结构的特征有较深刻的理解,为制定出合理的焊接结构生产工艺奠定基础,并学会解决制造过程中出现的与力学行为有关的工艺问题。课程的任务是使学生能够从力学和热学的角度来分析结构选择的合理性及使用的可靠性,能把材料、工艺、力学性能三者结合起来对焊接结构进行分析。
要求学生完成全部在线视频学习和章节的测试。无在线学习记录及章节测试成绩的,本课程判定为不合格。
课程考核方式为“闭卷考试”。期末测试占总成绩的60%。其余40%中,实验成绩占总成绩的20%,平时成绩占总成绩的10%,在线视频学习成绩占总成绩的10%。通过网络视频学习者可以获得《焊接结构》网络课程合格证书。
《焊接结构》课程教学大纲
第一章 绪论(2学时。讲授2学时)
(一)教学内容
1、焊接结构的特点
2、构件焊接性
3、焊接结构课程的目的、任务及学习方法
(二)基本要求
1、掌握焊接结构的特点;
2、了解构件焊接性概念。
第二章 焊接热过程(4学时。讲授4学时)
(一)教学内容
1、基本概念和基本原理
2、焊接温度场
3、焊接热循环
4、熔化区域的局部热作用
(二)基本要求
1、理解电弧焊热过程及热传播的基本定律;
2、掌握焊接温度场的特点和分析方法
3、掌握焊接热循环及其主要参数
4、掌握多层焊时的热循环特点
5、了解熔化区域的局部热作用
第三章 焊接应力与变形(12学时。含讲授12学时)
(一)教学内容
1、内应力的产生
2、焊接应力与变形的形成过程
3、焊接残余应力
4、焊接残余变形
5、焊接残余应力与变形的测量和调控
(二)基本要求
1、理解焊接过程中应力与变形的演变过程
2、掌握焊接残余应力与变形的形成机理
3、掌握焊接残余应力对焊接结构性能的影响
4、理解预防和消除或减小各种焊接残余应力与变形的原理及其措施
5、了解焊接残余应力的主要测定方法
第四章 焊接接头(6学时。讲授6学时)
(一)教学内容
1、焊接接头及其性能特点
2、焊接接头的工作应力分布和工作性能
3、焊接接头静载强度计算
(二)基本要求
1、了解焊接接头的不均匀性及力学行为
2、了解各种焊接接头的工作应力分布和工作性能
3、掌握各种焊接接头的静载强度的计算方法
第五章 焊接结构的脆性断裂(4学时。讲授4学时)
(一)教学内容
1、材料断裂的评定方法
2、焊接结构的特点及其对脆断的影响
3、焊接结构抗开裂性能和止裂性能的评定方法
4、预防焊接结构脆断的措施
(二)基本要求
1、理解焊接结构的结构因素和制造工艺对焊接结构脆性断裂的重要影响
2、掌握焊接结构两种设计原则的基本概念
3、了解材料脆断评定方法中的各种试验和断裂力学的脆断评定方法
4、理解从选材、设计、制造工艺等方面分析防止脆断的机理及其措施
第六章 焊接结构的疲劳强度(4学时。讲授4学时)
(一)教学内容
1、疲劳试验及疲劳图
2、影响焊接接头疲劳强度的因素
3、提高焊接接头疲劳强度的措施
4、焊接接头疲劳强度的计算
5、断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中的应用
(二)基本要求
1、了解影响焊接接头疲劳强度的因素和提高焊接接头疲劳强度的措施
2、掌握焊接接头疲劳强度的计算方法
3、理解断裂力学在疲劳裂纹扩展研究中的应用
先修课程:《工程力学》、《材料科学基础》、《材料连接原理》
(一)辅助教材:
1)焊接应力变形有限元计算及其工程应用(课题组著)
2)激光+GMAW复合焊工艺及数值模拟(课题组著)
3)焊接结构设计及应用
4)焊接手册 第3卷
5)焊接力学与结构完整性原理
6)焊接结构分析基础
7)焊接结构制造技术与装备
8)典型焊接结构件加工
9)焊接结构
10)焊接残余应力的产生与消除
11)切口件的断裂力学
12)拉达尹,熊第京等译,接热效应温度场残余应力变形[M],北京:机械工业出版社,1997.3
(二)参考文献:
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32)蔡志鹏.大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D].清华大学,2001.
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1、没有学习《传热与传输原理》课程,是否学习本课程的热过程?
答:可以学习,本课程的焊接传热基本过程,知识点相对独立,能够完成本课程的热过程学习。
2、焊接热过程的重要性特性在哪些方面?
答:(1)施加到被焊金属试件之上的热量的大小与分布状态决定了熔池的形状与尺寸。
(2)焊接熔池进行冶金反应的程度与热的作用及熔池存在时间的长短有密切的关系。
(3)加热和冷却参数的变化,影响熔池金属的凝固、相变过程,并影响热影响区的金属显微组织的转变,因而焊缝和焊接热影响区的组织与性能也都与热的作用有关。
(4)由于焊接各部位经受不均匀的加热和冷却,从而造成不均匀的应力状态,产生不同程度的应力变形和应变。
(5)在焊接热作用下,受冶金、应力因素和被焊金属组织的共同影响,可能产生各种形态的裂纹及其它冶金缺陷。
(6)焊接输入热量及其效率决定母材和焊条(焊丝)的熔化速度,因而影响焊接生产率。