复合材料结构设计教案双周4.docx

1、复合材料结构设计教案双周4济南大学教案200 92010学年第一学期学 院 材料科学与工程学院教 研 室 复合材料教研室课程名称 复合材料结构设计 课程编号 010909 课程类型 专业课 授课班级 复材061062班 任课教师 葛曷一 济南大学教务处制课程说明课程编号：010909课程名称：复合材料结构设计授课对象：复合材料与工程专业本科生课程性质：专业课学时安排：共计42学时，每节课安排2个学时，考虑到每年的10月1日放假7天，可能要占用计划学时数，所以在上课期间可能部分内容要做适当调整。教学内容安排：第一章到第四章是本课程的基本理论知识与重点部分；第五章和第六章为本课程基础知识的扩展；第

2、七章是本课程对基础知识的进一步提高。教学目的：本课程是全国高校复合材料专业教材编审委员会审查通过的复合材料专业6门专业课程之一，是遵照编审委员会核准的教学大纲编写的。课程主要讲授复合材料中有关结构设计的基本知识，涉及到复合材料单层的刚度与强度、层合板的刚度与强度、结构分析、连接及典型产品设计。学习本课程后，使学生能够掌握复合材料力学的概念、力学性能和结构设计方面的特点，开拓复合材料结构的分析与设计。教材：李顺林、王兴业主编“复合材料结构设计基础”，武汉理工大学出版社，2000年7月第二版。主要参考书：（1）刘雄亚、晏石林主编，复合材料制品设计及应用， 化学工业出版社；（2）顾宜主编，材料科学与

3、工程基础，化学工业出版社；（3）李顺林主编，复合材料力学引论，上海交通大学出版社出版；（4）王兴业主编，复合材料力学性能，国防科技大学出版社出版；（5）刘锡礼主编，复合材料力学基础，中国建筑工业出版社；（6）李顺林主编，复合材料工作手册，航空工业出版社出版。济南大学教案第 1 周 授课日期 2009.9.4 学时数 42 课程名称：复合材料工艺与设备本课内容：课程介绍1 绪论 学时安排：2学时，教学时数合计：2教学目的及要求：掌握：1）复合材料的主要性能特点；2）复合材料结构设计的特点；3) 复合材料力学性能的特点。理解：1）复合材料的定义；2）复合材料结构设计相关的几个假设。了解：1）复合材

4、料的发展简史与现状；2）复合材料的分类与命名。教学内容要点基本内容：1、1）课程特点、教材及参考书2）本课程主要内容2、复合材料定义、分类与命名1) 复合材料的定义；2) 复合材料的分类；3) 复合材料的命名。3、复合材料的发展简史与现状4、复合材料及其结构设计的特点1) 复合材料的主要性能特点；2) 复合材料结构设计的特点；3) 复合材料力学性能的特点。重点：复合材料的定义、复合材料的主要性能特点与复合材料结构设计的特点难点及关键： 复合材料结构设计的特点授课类型理论课教学方式以电子课件为主的多媒体教学。教学内容及讲授方法有关说明首先向学生简单介绍这门课主要讲授内容、特点以及与实际工业化生产

5、之间连接的紧密程度，强调这门课是复合材料专业的一门主要专业课程，从而引起学生的注意力和学习兴趣。然后介绍这次课所讲授内容，让学生对次课所要学习的内容有一个大略的了。（一）复合材料定义、分类与命名介绍复合材料的定义。向学生指出根据不同的分类标准，复合材料可分为不同的类型，介绍每类复合材料的结构特点。介绍复合材料的命名情况，指出可以以基体、增强体、基体与增强体并用来命名。（二）复合材料的发展简史与现状强调复合材料在国民经济建设和国防建设的各个领域中发挥重要作用。简述复合材料国内外发展简史与现状，阐明复合材料发展的迅速及其对现代生活及工业的重要意义，激发学生的学习兴趣。（三）复合材料及其结构设计的特

6、点介绍复合材料的基本性能特点、结构设计的特点和力学性能的特点，复合材料突出特点是比强度高、比模量高，分析具有这一特点的原因。详细讲授复合材料结构设计的特点，强调这是需要重点掌握的知识点。强调一般在研究复合材料的刚度和强度时，需要做一些基本假设，详细介绍这些假设的内容。时间分配本次课程全部用时 90 分钟，分配如下： 课程简介：用时10分钟。 复合材料定义、分类与命名：用时25分钟。其中复合材料定义5分钟；分类10分钟；命名9分钟；机动1分钟。 复合材料的发展简史与现状：用时10分钟。 复合材料及其结构设计的特点：用时45分钟。其中复合材料的主要性能特点9分钟；复合材料结构设计的特点15分钟；复

7、合材料力学性能的特点15分钟；几个基本假设5分钟；机动1分钟。思考与作业复合材料结构设计和力学性能各有何特点？教学后记(讲课后的体会) 结合实际应用讲解复合材料结构设计的特点，学生兴趣较浓。 时 间：2009.9.4注：要求一次课一个教案济南大学教案第 2 周 授课日期 2009/09/11 学时数 42 课程名称：复合材料结构设计本课内容：单层的正轴刚度学时安排：2学时 教学时数合计：4教学目的及要求：掌握：掌握平面应力状态下单轴的正轴应力-应变关系理解：宏观力学方法、细观力学方法了解：各种复合材料的单层正轴刚度参数教学内容要点基本内容：（一）宏观力学方法与细观力学方法的研究方法 宏观力学方

8、法； 细观力学方法。（二）单层的正轴刚度单层的正轴应变应力关系；单层的正轴应力应变关系；各种复合材料的单层正轴刚度参数。难点及关键：应变的叠加；应变应力关系的推导。授课类型理论课教学方式以电子课件为主的多媒体教学。教学内容及讲授方法有关说明（一）宏观力学方法与细观力学方法的研究方法以研究对象以及是否考虑材料的相互作用来讲解。（二）单层的正轴刚度单层的正轴应变应力关系结合材料力学的应变叠加原理，推导应变应力关系式。单层的正轴应力应变关系通过求逆矩阵，求得应力应变关系式。各种复合材料的单层正轴刚度参数结合测试数据，举例说明单层的工程弹性常数的限制条件，并以此来判断正交各相异性的材料模型是否正确。时

9、间分配本次课程全部用时 90分钟，分配如下： 宏观力学方法与细观力学方法的研究方法：用时 5分钟。单层的正轴应变应力关系：用时40分钟。单层的正轴应力应变关系：用时15分钟。各种复合材料的单层正轴刚度参数：用时15分钟。例题讲解：用时15分钟。思考柔量分量与模量分量的关系？教学后记(讲课后的体会) 学生上课积极性较高，对课程所讲授内容理解较好。 时 间：2009/09/11济南大学教案第 2 周 授课日期 09/13 学时数 42 课程名称：复合材料结构设计本课内容：单层的偏轴强度学时安排：2学时，教学时数合计：6教学目的及要求：掌握：单层的偏轴应力应变关系；单层偏轴模量分量、柔量分量及工程弹

10、性常数的计算。理解：倍角函数形式的模量、柔量转换公式了解：偏轴工程弹性常数的转换关系教学内容要点基本内容：（一）偏轴应力转换与应变转换关系（二）单层的偏轴应力应变关系（三）单层的偏轴模量、偏轴柔量（四）单层的偏轴工程弹性常数重点：单层的偏轴应力应变关系的推导与偏轴工程弹性常数的推导难点及关键：对正轴应力应变关系的理解与应用；偏轴工程弹性常数的定义。授课类型理论课教学方式以电子课件为主的多媒体教学。教学内容及讲授方法有关说明（一）偏轴应力转换与应变转换关系结合材料力学知识和方法，推得偏轴应力转换与应变转换关系。（二）单层的偏轴应力应变关系结合正轴应力应变关系，推得偏轴应力应变关系。利用数学方法推

11、导偏轴应变应力关系。（三）单层的偏轴模量、偏轴柔量 利用倍角函数形式的模量、柔量转换公式简化。 偏轴模量分量的常数项、周期幅值（四）单层的偏轴工程弹性常数由定义，分三种情况进行推导。时间分配本次课程全部用时 90分钟，分配如下： 偏轴应力转换与应变转换关系：用时 20分钟。单层的偏轴应力应变关系：用时20分钟。单层的偏轴模量、偏轴柔量：用时20分钟。单层的偏轴工程弹性常数：30分钟。思考偏轴应力应变公式与正轴应力应变公式的联系？教学后记(讲课后的体会) 结合材料力学基本知识，学生理解比较透彻，但对公式的应用还不熟练。 时 间：2009.9.13济南大学教案第 3 周 授课日期 2009/9/1

12、8 学时数 42 课程名称：复合材料结构设计一、 本课内容：单层的强度学时安排：2学时，教学时数合计：8教学目的及要求：掌握：掌握单层的弹性指标和单层的失效准则以及强度比方程。理解：各准则的适用范围。了解：实验方法测定复合材料的基本强度。教学内容要点基本内容：（一）单层的基本强度 拉伸强度； 压缩强度； 面内剪切强度。（二）单层的失效准则 最大应力失效准则； 最大应变失效准则； 蔡希尔失效准则；霍夫曼失效准则；蔡胡失效准则。（三）单层的强度比方程 定义；强度比方程。重点： 最大应力失效准则； 最大应变失效准则；蔡胡失效准则；强度比方程。难点及关键：单层的失效各准则的表达式授课类型理论课教学方式

13、以电子课件为主的多媒体教学。教学内容及讲授方法有关说明（一）单层的基本强度从材料力学中的各向同性材料出发，讲解复合材料单层的5个基本强度和4个工程弹性常数。 （二）单层的失效准则 最大应力失效准则讲述定义及数学表达式。最大应变失效准则讲述定义及数学表达式。蔡希尔失效准则讲述数学表达式与应用范围。霍夫曼失效准则讲述数学表达式与应用范围。蔡胡失效准则讲述数学表达式与应用范围。（三）单层的强度比方程1 定义讲述定义、数学表达式及R取值含义。2 强度比方程具体讲解蔡胡失效准则的强度比方程。时间分配本次课程全部用时 90分钟，分配如下： 单层的基本强度：用时 15分钟。最大应力失效准则：用时10分钟。最

14、大应变失效准则：10分钟。蔡希尔失效准则：10分钟。霍夫曼失效准则：10分钟。蔡胡失效准则：10分钟。单层的强度比方程：15分钟。例题讲解：10分钟。思考单层的失效各准则的意义教学后记(讲课后的体会) 课程信息量大，学生理解比较透彻，但对公式的应用不够熟练。 时 间：2009.9.18注：要求一次课一个教案济南大学教案第 4 周 授课日期 2009/09/25 学时数 42 课程名称：复合材料结构设计本课内容：单层的三维应力-应变关系学时安排：2学时，教学时数合计：10教学目的及要求：掌握：单层的一般三维应力应变关系；单层的正轴三维应力应变关系；单层的三维工程弹性常数。理解：单层的偏轴三维应力应变关系了解：横向各向同性单层的正轴三维应力应变关系教学内容要点基本内容：（一）单层的一般三维应力应变关系单层的一般三维应变应力关系式；单层的一般三维应力应变关系式。（二）单层的正轴三维应力应变关系单层的正轴三维应变应力关系式；单层的正轴三维应力应变关系式。（三）横向各向