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1、复合材料结构设计课程教学大纲一、第程基本情况课程代码：101145123119课程名称中/英文）：羽合材料结构设计/StructureDesignofCompositeMateria1.s邨程类别：个性化选修课程学分：I总学时：16理论学时：16实整实践学时：0适用专业：高分子材料与工程适用对象：本科先修课程：高分子化学、材料科学与工程基础教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1 .课程任务与目的复合材料结构设计是高分子材料与工程专业的一门专业选脩课程.通过本大纲所规定的全部教学内容的学习,学樨复合材料单层、复合材料层合板强衣和刚度的基本理论、计算方法和典型产品的结构设计
2、等基本技能,培养学生对一般复合材料构件进行设计的能力.本课程贯彻社会主义思想核心价值观,落实立德树人根本任务,教仔引杼学生把疫国情、强国去、报国行自觉融入到课程学习之中，提高工程素侦，立足于培养学生的实践技能、工匠精神、创新思维、较强的应用能力和可持续发展能力.2 .对接培养的岗位能力通过本课程教学,将开阔学生的专业视野.发展学生的创意思维.使学生形成初步的复合材料结构设计理念,并提高学生分析解决实际问题的能力,同时培养学生的社会贲任感.提高学生的科学技术泰养。三、课程教学目标1 .通过学习笈合材料结构设计这门课程，要求学牛.熟练掌握女台材料电层板,坡合材料层合板强度和刚度的耻本理论、计峰方法
3、和典型产品的结构设计等范本技能，培养学生对一般复合材料构件进行设计的能力，掌握数学、物理、化学等自然科学知识，并能运用到高分子及复合材料领域.（支撑毕业要求I4）2 .要求学生熟练掌握有关单层板的刚度和强度的计算方法、亚介材料用性常数和强度的预测、层合板强吱和刚度的计算、纹合材料连接与设计、典型发合材料设计等知识，掌握高分子及红合材料相美领域的专业知识，并能将其应用于分析和解决高分子及现合材料领域复杂工程问超（支捽毕业要求2.23 .要求学生具备综合运用高分子材料及工程领域的科学理论和技术手段分析并解决工程实际问题的初步能力，具有对新产品、新工艺、新技术进行研发和设计的初步能力,章梅设计/开发
4、而分子及更合材料领域登杂工程问感解决方案所需要的专业知识。（支找毕业要求3.1）4要求学生不但具备严谨求实、开拓进取及锐意创新的科学素质，而只具有良好的职业道德及面对挑战和挫折乐观的基本实践（工程素舫，能够根据高分子及迎合材料学科特点.利用理论分析、工程实践等手段,对特定工程问题制定研究方案及可行性分析.（支挣毕业要求7.2四、教学学时安排（-学时分配主题或知识点教学内容总学晡学时完成课程我学目标讲课实验实践主咫或知识点1绪改22OO1、2、3主题或知识点2单层的刚度和强度44OO1、4主题或知识点3胞层板的细观力学22O01、2主题或知识点4层合板的刚度与强度22OO1、4主题或知识点5更令
5、材料连接22OO1、2主题或知识点6更合材料结构设计22OO1,2主腮或知识点7发合材料典型产品设计22OO1、3合计1616OO五、教学内容及教学设计主题或知识点I绪论1 .教学内容复合材料的命名、分类、优法点和结构设计基础知识、究合材料的应用和发展.2 .教学充点重点是更合材科的结构设许基础知识，3,教学难点红合材料性能与结构之间的关系。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结合的教学方法,运用线上线下的会转通的教学手段.以多媒体教学为授课主线，其中穿插讨论式、案例式及启发式教学技巧.I.专业使命与社会员任:国述应合材料科学在当今社会的重要地位，引导学生认识到
6、学习史合材料不仅是学术上的追求，更是对社会的贡任和贡献2创新精神与探索精神:介绍双合材料科学的发展历程，突出科学家们的创新精神与探索精神.鼓励学生更于探索未知领域,不断追求学术上的突破.主超或知识点2单层板的刚度和强度1 .教学内容单层正轴的概念、单层IE轴刚度的概念、单层正轴应力一应变关系、单层的正轴刚度：明层偏轴的概念、单层儡柏刚度的概念、应力游换与应变筑换公式、单层的偏轴应力一应变关系、偏整模量和偏轴柔收、偏轴工程弹性常数；单层的班本强段、单层的失效准则、演度比方程、单层强度的计算：单层的三维应力一应变关系.2 .教学里点单层正轴应力一枝变关系、的层的正轴刚股：应力转换与应变转焕公式.单
7、层的偏轴应力一应变关系、倒轴模成：单层的失效准则：强度比方程、单层强度的计算.3 .教学难点单层正轴应力一应变关系、单层的偏轴应力一应变关系、偏轴模量的计算与分析：演座比方程、单层强度的计算：单层的三应力一应变关系.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结合的教学方法,运用线上线下的会转通的教学手段.以多媒体教学为授课主线.其中穿插讨论式、案例式及启发式教学技巧.1.专业使命与社会货任:由述女合材料科学在当今社会的重要地位,引导学生认识到学习友合材料不仅是学术上的追求，更是时社会的贡任和贡献2创新精神与探索精神:介绍笈合材料科学的发展历程，突出科学家外的创新精神
8、与探索精神,鼓励学生勇于探索未知领域,不断追求学术上的突破。主超或知识点3单层成的细视力学1 .教学内容单层板的细观力学和宏观力学的概念、相互关系：豆合材料密度和含Iit的关系：单向连续纤维增强发台材料的串连模鞭、并联模鞭和组合模里的舛性常数、蔡-韩的脩正公式和哈尔平一繇的华羟验公式：单向连续纤维增强或合材料单层纵向拉伸和纵向压缩强度的预测：正交织物复合材料弹性常数和强度的预测；短纤难增强肛合材料的应力传递理论、单向短纤维、平面的机取向短纤维、空间的机取向短纤维、短切纤维毡的弹性模M和强度：颗粒增强以台材料的弹性模砧和强度：双向.横向热膨版系数和纵向、横向湿膨胀系数的细观力学分析。2 .教学H
9、i点亚合材料的密度和含IK的关系：单向连续纤维增强复合材料小联模型、并联模型和组合模型的弹性常数：单向连城纤维增强更合材料单层纵向拉伸和纵向JK海强度的预冽：单向短纤维、平面随机取向短纤维、短切纤维毡的邦性模范和强度：颗粒增强笈合材料的弛性模量和强度；纵向、横向热膨张系数和纵向、横向i膨胀系数的细观力学分析。3,教学难点单向连续纤整增强复合材料率联模型、并联模型和组合模型的弹性常数：堆向连续纤维增强豆合材料单层纵向拉伸和纵向压缩强度的预测：正交织物或合材料弹性常数和强度的预测：空间随机取向短纤维、短切纤维毡的弹性模St和强度：颗粒增强亚合材料的弹性模量和强度。4 .教学方案设计（含教学方法、教
10、学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结合的教学方法，运用线上践下融会货通的教学手段。以乡媒体教学为授课主线,其中穿插讨论式、案例式及后发式教学技巧.I.观察与分析的能力:通过细视力学的学习培作学生的观察能力和分析能力,引导他们从微观层面理解材料的性能.2.理论与实践的结合:强调理论学习与实践应用相结合的重要性，引导学生在实践中巩固理论知识,提升解决实际问题的能力.主场或知识点4层合板的刚度与强度1 .教学内容对称层合板面内力一面内应变的关系、面内工程弹性行数、面内刚度系数的计算、典里对称层合板的面内刚度：射称层合板的弯曲刚度系数的计纾、典型对称层合板的弯曲刚度：一般层合板内力一应变关系和刚傻系
11、数的计算、平行移轴定理、典型非对称层合板的刚度计算：层合板各单层应力的计算、层合板的强衣计算：单层板的湿热变形、行湿热变形的单层应力与应变关系、层合板的湿热应变、残余应变和残余应力、有湿热应力的层合板强度计算.2 .教学重点称层合板的面内工程弹性常数、面内刚度系数的计算、典型对物:层合板的面内网度；对称层合板的弯曲刚度系数的计算、典型对称层合板的穹前刚度：一般层合板刚度系数计匏：层合板各单层应力计算、层合板的强度计算：有湿热变形的单层板应力与应变关系、有湿热变形的层合板技力与应变关系、层合板的遑热应变和有湿热应力的层合板强度计算.3 .教学难点对称层合板面内刚度系数的计算：时称层合板的弯曲刚度
12、系数的计修；般层合板刚度系数计算；层合板的覆度计算；有湿热变形的层合板应力与应变关系、层合板的湿热应变和由湿热应力的层合板强度计算.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结合的教学方法，运用线上践下融会阳通的教学手段。以彭媒体教学为授课主规，其中穿插讨论式、案例式及启发式教学技巧，I.观察与分析的能力:通过细视力学的学习培养学生的观察能力和分析能力，引导他们从微观层面理好材料的性能.2.理论与实践的结合:强调理论学习与实践应用相结合的重要性,引导学生在实践中巩固理论知识，提升解决实际间胞的能力。主题或知识点5发合材料连接1 .教学内容胶结连接与机械连接的特点、接
13、头效率计算、胶结连接接头的应力分析、胶结连接形式的选择、胶粘剂的选择、胶结连接几何参数的选择：机械连接接头的内力与变形分析、机械连接接头破坏分析、连接板的破坏分析、机械连接形式的选择、索固件以及连接板的设计.2 .教学重点更合材料胶结连接形式的选择、胶结连接几何参数的选择、机械连接形式的选择、连接板的设计。3 .教学难点胶结连接接头的应力分析、机械连接接头的内力与变形分析、连接板的设计.4 .教学方案设计（含教学方法.教学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结合的教学方法,运用线上线下Rft会费通的教学手段.以多媒体教学为授课主线，其中穿插讨论式、案例式及启发式教学技巧.I.沟通与协调的能力:在
14、发台材料连接中，不同部分之间的协调至关IR要，引*学生认识到沟通与防调的正要性，培养他们的沟通和协调能力，2.质量意识与员任憾:强调连接部位对整体结构的影响，引导学生树立质量意识，对自己的JS作负责，确保产品的安全性和可靠性.主题或知识点6更合材料结构设计1 .教学内容凝合材料结构设计的过程、设计条件、原材料的选择、怙层性能的确定、变合材料层合板设计、结构设计的-我原则、结构设计应考虑的工艺性要求、典型结肉件的设计、各种结何形式的选择、结构设计应考虑的其他因素,2 .教学里点原材料的选择、单层性旎的确定、复合材料层合板设计的一般原则、承拉杆件和承弯杆件的设计、各种结构形式的选择.3 .教学难点
15、单层性能的确定、复合材料层合板设计的一般原则、承拉杆件和承驾杆件的设计。4,教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结合的教学方法，运用线上线下融会熨通的教学手段-以多媒体教学为授课主城，其中穿插讨论式、案例式及启发式教学技巧，1.创新设计与思维:在或合材料结构设计中创新是美键，引导学生学习创新设计方法和思维方式，鼓励他们打破传统思维束缚，勇于创新，2.可持续发展理念:在设计中购入可持续发展理念，引导学生关注环境保护和资源节约促进人与自然的和谐共生.主题或知识点7复合材料典型产品设计1 .教学内容发合材料此郴壁的材料如成及各层作用、被形支座卧式贮梯设计立式贮梯设计：纤维
16、缠绕内压容器壁的材料祖成及各层作用、单螂旋缠绕M络的力学分析、筒身段及时头段的网络理论、等应力封头的分析、平面缠境封头分析、压力容器材料的选择和结构形式的选择：城摘铜管道的优点、玻璃纲管道的结构及成型J1.艺、成麻钢管道的设计要点、由内压引起的周向和轴向应力、由土压引起的管道外J卡及管壁应力、管道在地面微设时的载荷和陶力分析.架空管的内力和变形、温度变化的影响；玻璃钢冷却塔的设计参数、设计步骤、支承力及玻府钢冷却塔的结构设计：地面需达罩的设计指&思想、结构类型与结构设计的要点、缶达罩结构设计与电气性能设计的关系雷达琪的结构配汽与分块、地面雷达罩的结施设计要点及领荷条件、罩体结构的内力计算、球罩
17、的强度和稳定性计灯.2 .教学里点更合材料忆播壁的材料组成及各层作用、鞍形支座卧式贮黑的应力计算、支座设计：纤维缄境内J卡容渊壁的材料组成及各层作用、的螺施缠境筒身段的网络理论、等应力将头的分析、压力容器结构形式的选择；玻璃钢管遒的设计要点、由内压引起的周向和轴向应力、Ih土压引起的管道外压及管壁应力、管道在地面敷设时的栽荷和应力分析。3,教学难点赧形支座卧式忙接的应力计数、支座设计：筒身段的网络理论、等应力封头的分析：坡璃钢管道由内质引起的同向和轴向应力、由土压引起的管道外张及管壁应力、管道在地面般设时的我荷和应力分析.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用启发式、互动式、讨论式相结
18、合的教学方法，运用畿上线下融会货通的教学手段。以多媒体教学为授课主雄，其中穿插讨论式、案例式及启发式教学技巧，1,实际应用与社会价值:通过分析典型产品设计的案例，引导学生认识到所学知识在实际应用中的价也，培养他们的应用能力和实践能力。2.文化传承IJ创新发展:在产品设计中融入传统文化元素，引导学生认识到文化传承的重要性,并在传承的基础上进行创新发展,推动传统文化的现代化转蟹。大、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程总成绩包拈形成性评价（平时成缄）和结果性评价（期末考试形成性评价（平时成绩）占40%,结果性评价（期末考试）占60%,平时成绩主要包括出勤（20%）和作业（20%）期末考试满分1
19、00分，折算60%计入总成绩。学生成绩评定表考核方式平时成祕期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段源验答辩项目小论文MttJ成演比比%2020602.课程考犊方式评价权重本课程教学目标与考核方式评价权收如表所示:课程教学目标支獐毕业要求指标点考核价价方式权（%）过程性考核实验期末考试出勤及课套作业及阶段测验教学目标I指标点1.4883046教学目标2指标点2.24410IS教学目标3指惊点3.144IO18教学目标I指标点7.244IO18合计20206()I(X)3.课程成1评价标准平时成绩讨定及考核标册考核环节考犊结果及标准挪牯项目及权优秀（90100分）良好（8089分）中等(7079分)
20、及格(6069分)不及格（60分）出勤及课空发现（20%）无退到、Y退、r课现象.枳极加攥堂讨论，井芍自己独到的见解，能够准确问答门邂.并有白己独到的见解倡尔仃迟到退现象,较为积极参加课或讨论.候够准确回答问题，并提出自己的见解仃迟到、丫退Oi象.能够主动参加课党讨论,能缈回答问题有迟到、早退、W尔“旷课现象参与现堂讨论，他回答相关向盟退到、1退旷谀牧多.不俺fi效参加课堂讨论,回答不出所有何Ie作业120%）傥蜉独立完成作业.作业完成烦W优秀,能弊灵活运用所学知识和理论解决何均,并狭得正确结设俄线独立完成作业,完成版量较狗.能够送M所学知M和理论决何题井荻得正确结论胡蜂独立完成作业.完成质量
21、符合要求.虢够运用所学知识和理论解决问建，并狭Iy疗效结论些本能绛独立完成作业.部分题目解符存在抄笼现象.运用所学知识和理论斛决向盟的能力基本符合要求不傥独立完成作业.存在明显抄袭现象,不具冬运用所学知识和理论解决何SS的能力课程教学目标评价标准考犊环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（901.00分）良好（注89分）中等（7079分）及格（60-69分）不及格（无法掌握复介材*1单层、复合材料后合板强度和刖咬的些本理论计算力法和典型产品的结构设计等塔本技能.无法运用所学知识对一触复合材料构件进行结构设计。教学目标2鸣涛掌报仃夫公后极的济度利强度的计算方法、复合材料弹性常Ik和强收的岳介极强度
22、和刚度的if算、史合材料连接与设H-.鼻缠复合材料改计等知识，熟嫉求握高分子及夏合村*1相美筑域的专业知识.井健将其应用于分析和解决高分子及现合材料领域夏条工程H强确学握有关也层板的机收和强度的计算方修、复合材科怦性常数和姓度的预测、层合板强度和刚度的计算、更合材料连接与设计、兵叁复合材料设计等知识.准痈掌JAi分子及现合材料相关疆域的专业知识.并能将其应用于分析和解决高分子及复合材料颔域乂杂工程问掌握有关单层板的刚度和蝎H的计算方法.乂含材料弹性常数和逝度的预刈、层合板时慢和刚度的计算、I1.a材料连接与设计IH蟹复合材料设计等知识，掌握高分子及复合材料相关筑域的专业知识，并能将K吨用于分析
23、和解决福分子及乂合材*1领域4条工程问题。基本拿秀仃关单层极的W攸和强度的ir方法、乂台材料俾性常i和强度的1测、岳介板强度和刚度的计算、史介材料连接与谀计典室复合材料欢计等知识.她本求握高分子及复合材村相关筑域的专业知识.并能将K应用于分析和解决高分子及乂含材料短域发架工程“无法拿押行关单层板的IW度和强收的计肆方法、复合材料苗性常数和强度的ff1.测.层介板强度和刚度的计算、复介材料连接与设计、典型复合材料设计等知识。无法泉投高分子及亚合材料相关领位的专业知识.并施将其应用于分析和酬决育分子及复合材料两域复杂工程向售.咫.虺.教学H标3熟练运用岛分子村料及工程续域的科学理论和技术手戌分析并
24、解决工程实际时IM的M少便力,“行对新产&、新工艺.兼技求进行研发和设计的初多能力.熟练掌握设计所发海分子及复价材料领域杂工和何翅解决方型所需要的专业知M.海确运用海分子村界及工科领域的科学理论和技术手段分析并解决工程实标何阳的初步能力,具有对新产品新工艺.新技术进行研发和设计的初少能力,准确求握设计，开发商分子及发合材料领域复杂工林何趣解决方案所AJ要的专业知以。晚够运用高分子材料及工和强域的科学理论和技术手段分析并解决工程实际阿圆的初步能力,具有对新产品、新工艺、新技术进行研发和设计的初步能力，能够掌齐设计/开发i分子及夏育材料彷域复杂工程问题解决力案所雷要的专业如W.票本能将运用高分了材
25、料及工线领域的科学理论和技术手段分析并器决工程实行何阳的初步能力.共有对新产品新工艺,新技术进行研发和设计的初步能力.她本笊握设计，开发高分子及史自材料的发货杂工18问题解决方案所需要的专业知队无法运用瓶分子材料及工科触i域的科学理论和技术手段分析并挈决工程实际何国的初步能力.具有对新产品、斜工艺.新技术进行研发和欢计的初步能力,无法掌握iSif7开发商分子及发合材料例域北杂工程何延斛决力窠所需要的专业知U1.教学目标4不但R缶兴谨求实、开拓进取及蜕位创新的科学素81.而且具有也好的戏钟道他及面对排成和挫折乐观的基本实践（is）茶质.熟嫁根据高分子及复合材科学科特点,利用理论分析、工板实践等我
26、.对特定工程问题制定研究方窠及可行性分析，不但R芾产评求实、开拓遥取及锐盘创新的料学术.而且具罚良好的职业道德及面对挑战和程折乐观的端本实践工程）索领.准的根据环分子及发合材料学科特点,利用理论分析、工程实践等Tft.对特定工狎问题制定研究方案及可行性分析，不但具备产谨求实、开柘避取及较意创新的科学求W.Bj且具有H好的职业道18及删对挑战和控折乐观的眩本实践工程）索货根据需分子及现合材料学科特点.利用理论分析、工线实段等事段.对特定工程何题刖定研九方案及可行性分析.不做R答严谨求宴、开拓进取以铁就创新的科学食91.而且具存1.好的职业通馅及面对挑成和推圻乐观的旗本实践（工程案侦.施本能够根J
27、Kift分子及红台同科学科特点.利用理讹分析、工程实践等手段.对特定r程同理制定研完方案及可行性分析.不具备严谨求实、开拓遇取及设意创新的科学索质,和史好的职业道MJ及面对挑战和挫折乐的茶木实派（I程）案境，无法根州高分子及乂合材科学科特点，利用理论分析、r程实贰等户段,对特定工程何题制定格究方案及可行性分析七、教材、参考书目、要文献以及修程网络资源建议教材：李顺林簪主编.复合材料结构设计划础（第一版）,武汉理工大学出版社,2010主要参考书：（I）王舞先等主编.熨合材料结构设计（第一版）.化学工业出版社,2001（2）王褥先等主媚.复合材料力学.华南理工大学出版社.1991（3）王册呜等主编.货合材料力学和复合材料结构力学（第一版）.机械1：业出版社,1991正要文献：（1）高分子学报（2）史合材科学报课程网络资源：（I）爱课程I可：hupwww.icMirses.csCouniecourse_6688.1.11M
