Учебно-методический комплекс дисциплины «Конструкции из композитных материалов»
Скачать 180.69 Kb.
|
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Учебно-методический комплекс дисциплины «Конструкции из композитных материалов» Разработала: Бойко Л.А. Идентификационный номер: УМКД_20(54)_151600.68_М2.В.ДВ.2 - 2012 Контрольный экземпляр находится на кафедре механики и математического моделирования Лист из   МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Инженерная школа двфу 
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Конструкции из композитных материалов 151600.68 - Прикладная механика Форма подготовки очная Название Школы: Инженерная школаДВФУ Название кафедры: механики и математического моделирования курс 2 семестр 3 лекции 10 (час.) практические занятия час. лабораторные работы 44 час. всего часов аудиторной нагрузки 54 час. самостоятельная работа 54 час. контрольные работы (количество) зачет 3 семестр экзамен Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (№ 540 от 09.11.2009 года Министерства образования и науки Российской Федерации). Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры механики и математического моделирования «02» _09__________2012 г. Заведующая кафедрой Бочарова А.А Составитель: Бойко Л.А. I. Рабочая учебная программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (и.о. фамилия) II. Рабочая учебная программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ __________________ (подпись) (и.о. фамилия) Аннотация Учебная дисциплина «Конструкции из композитных материалов» разработана для студентов 2 курса магистратуры по направлению 151600.68 «Прикладная механика» в соответствие с требованиями ФГОС ВПО по данному направлению. Относится к профессиональной части математического и естественнонаучного цикла. Для изучения дисциплины необходимы знания в области материаловедения, теории упругости, механики сплошных сред и сопротивления материалов в объёме бакалавриата. Данная учебная дисциплина может изучаться параллельно со следующими предметами: «Механика композитных материалов», «Механика разрушения» и «Контактные задачи механики» и др. Дисциплина формирует общекультурные и профессиональные компетенции, необходимые для прохождения учебной и производственной практик, и освоения модулей профессионального цикла. Целью освоения дисциплины «Конструкции из композитных материалов» – являются формирование общекультурных и профессиональных компетенций, определяющих готовность и способность выпускника к использованию знаний в области современных конструкционных материалов при решении практических задач в рамках производственно-технологической, проектно-изыскательской и научно-исследовательской профессиональной деятельности. Знакомство с классами перспективных материалов и физическими явлениями в них Задачи:
Знать: классификацию материалов, основные свойства и области применения конструкционных материалов: металлов и неметаллов, особенности структуры и свойств керамики, полимеров и композитных материалов, перспективы применения новых конструкционных материалов (наноматериалов, суперсплавов, аморфных материалов и др.) Уметь: - классифицировать основные конструкционные материалы - определять состав материала по его маркировке -выполнять элементы работ по обработке и испытанию конструкционных материалов. В ходе изучения дисциплины студент должен освоить следующие компетенции: - владеть основными знаниями и методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-9) - критически анализировать современные проблемы прикладной механики с учетом потребностей промышленности, современных достижений науки и мировых тенденций развития техники и технологий, ставить задачи и разрабатывать программу исследования, выбирать адекватные способы и методы решения теоретических, прикладных и экспериментальных задач, анализировать, интерпретировать, представлять и применять полученные результаты (ПК-3) - самостоятельно осваивать и применять современные теории, физико-математические и вычислительные методы, новые системы компьютерной математики и системы компьютерного проектирования и компьютерного инжиниринга (CAD/CAE-системы) для эффективного решения профессиональных задач (ПК-4) - самостоятельно овладевать современными языками программирования и разрабатывать оригинальные пакеты прикладных программ и проводить с их помощью расчеты машин и приборов на динамику и прочность, устойчивость, надежность, трение и износ для специализированных задач прикладной механики (ПК-6) - овладевать новыми современными методами и средствами проведения экспериментальных исследований по динамике и прочности, устойчивости, надежности, трению и износу машин и приборов; обрабатывать, анализировать и обобщать результаты экспериментов (ПК-7) - принимать непосредственное участие в учебной и учебно-методической работе кафедр и других учебных подразделений по профилю направления, участвовать в разработке программ учебных дисциплин и курсов (ПК-8) - разрабатывать и оптимизировать современные наукоемкие технологии в различных областях приложения прикладной механики с учетом экономических и экологических требований (ПК-10) - самостоятельно адаптировать и внедрять современные наукоемкие компьютерные технологии прикладной механики с элементами мультидисциплинарного анализа для решения сложных научно-технических задач создания техники нового поколения: машин, конструкций, композитных структур, сооружений, установок, агрегатов, оборудования, приборов и аппаратуры (ПК-11) формулировать технические задания и применять программные системы компьютерного проектирования (CAD-системы) в процессе конструирования деталей машин и элементов конструкций с учетом обеспечения их прочности, жесткости, устойчивости, долговечности, надежности и износостойкости, готовить необходимый комплект технической документации в соответствии с ЕСКД (ПК-12) - разрабатывать технико-экономические обоснования проектируемых машин и конструкций, составлять техническую документацию на проекты, их элементы и сборочные единицы (ПК-14) - владеть приемами и методами работы с персоналом, методами оценки качества и результативности труда, оценивать затраты и результаты деятельности научно-производственного коллектива (ПК-15) - быть готовым к постоянному совершенствованию профессиональной деятельности, принимаемых решений и разработок в направлении повышения безопасности (ПК-17) - применять инновационные подходы с целью развития, внедрения и коммерциализации новых наукоемких технологий (ПК-19) - консультировать инженеров-расчетчиков, конструкторов, технологов и других работников промышленных и научно-производственных фирм по современным достижениям прикладной механики, по вопросам внедрения наукоемких компьютерных технологий (CAD/CAE-систем) (ПК-23)
Модуль 1. Место и роль конструкций из композитных материалов в промышленности и технике. Основные конструкционные материалы. (6 часов) Раздел I. Конструкционные материалы. Их классификация и области применения. (2 час.) Тема 1. Определение конструкционных материалов. Классификация конструкционных материалов. (1 час.) Определение конструкционных материалов. Отличие конструкционных материалов от других видов материалов. Требования к конструкционным материалам: конструкционная прочность, надежность, долговечность, трещинностойкость. Классификация конструкционных материалов по природе материала и по технологическому исполнению. Полимерные, металлические, керамические и углеродные конструкционные материалы. Тема 2. Конструкционные металлические и неметаллические материалы (1 час.) (лекция-обсуждение доклада) Значение металлических конструкционных материалов. Области применения. Классификация металлических конструкционных материалов: по химическому составу, по технологии изготовления, по эксплуатационным свойствам. Особенности кристаллического строения металлических конструкционных материалов: микроскопическая структура, макроструктура, поликристаллическая структура, монокристаллическая структура. Кристаллические решетки: основные типы, их несовершенства. Роль полимерных, керамических, углеродных и композиционных материалов в технике и промышленности. Полимерные материалы, общие свойства, классификация. Керамические и углеродные материалы, классификация, свойства, сферы применения. Композиционные материалы. Классификация, свойства, области применения. Раздел II. Технологии производства конструкционных материалов. (1 час.) Тема 1. Технологии производства конструкционных материалов (1 час.) (лекция-обсуждение доклада) Металлургическая промышленность: черная металлургия, цветная металлургия. Стали. Классификация сталей по структуре: аустенит, феррит, мартенсит, бейнит, перлит. Классификация сталей по назначению: конструкционные(углеродистые и легированные), инструментальные. Классификация по качеству: обыкновенные, качественные, высококачественные, особо высококачественные. Выплавка стали: кислородно-конверторный процесс, мартеновский процесс, электросталеплавильный процесс.Получение керамики. Спекание. Спекание без приложения давления, горячее прессование и спекание под давлением, горячее изостатическое прессование, СВС-консолидация, взрывное прессование. Получение полимеров (пластмассы, термопласты, термореактивные полимеры). Поликонденсация, полимеризация. Получение углеграфитовых материалов, углерод-углеродных материалов. Карбонизация. Получение аморфных материалов (метглассы, металлические стекла, аморфные магнетики). Раздел III. Способы обработки конструкционных материалов. (2 час.) Тема 1. Литье (1 час.) Литейное производство. Процесс литья. Показатели литейных свойств: жидкотекучесть, ликвация, усадка, трещинообразование, поглощение газов. Литейные сплавы: сталь, алюминиевые литейные сплавы, титановые литейные сплавы, неметаллические соединения. Способы получения отливок: Формы. Работа с ними. Литье в песчано-глинистые формы. Специальные методы литья: кокильное литье, разовые модели. Тема 2. Обработка материалов резанием и давлением (1 час.) Резание материалов. Операции резания: точение, строгание, долбление, протягивание, развертывание, шлифовка, фрезерование. Станки металлорежущие. Их классификация: назначение, тип, степень точности, компановка, масса, автоматизация. Типы: токарные, сверлильные, фрезерные. Назначение: универсальные, широкоуниверсальные, широкого назначения, специализированные, специальные. Компановка: горизонтальные, вертикальные. Степень точности: нормальная, повышенная, высокая, особо высокая, особо точная. Автоматизация: ручное управление, полуавтомат, автомат, программное управление. Классификация по виду относительного движения: установочное, движение резания, вспомогательное. Обработка давлением. Способы обработки материалов давлением: прокатка, ковка, объемная листовая штамповка, прессование, волочение. Процесс прокатки. Сортамент профилей: сортовой прокат (простая геометрическая форма, сложная геометрическая форма, общее назначение, специальное назначение, цветные металлы и их сплавы), листовой прокат (толстолистовой, тонколистовой, по назначению), трубный прокат ( сварной, бесшовный), специальные виды проката (бандажи, пояса, кольца). Операции ковки: осадка, протяжка, прошивка, гибка, скручивание. Тема 3 . Сварка материалов. (1 час) Технологический процесс сварки. Свариваемость. Особенности структуры и свойств сварных соединений. Способы сварки: сварка плавлением, сварка с припоем, сварка давлением. Типы сварки плавлением: газовая сварка, электрическая дуговая сварка, ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка в защитных газах (сварка в инертных газах, сварка в углекислом газе), плазменная сварка, электрошлаковая сварка. Сварка с предварительным подогревом: контактная сварка (стыковая, точечная, шовная), диффузионная сварка. Сварка без предварительного подогрева: сварка трением, сварка взрывом. Пайка. Модуль 2. Современные конструкционные композиционные материалы и наноматериалы. Раздел I. Композиционные дисперсноупрочненные материалы на основе порошков. Тема 1. Порошковая металлургия. Конструкционная керамика. Функциональная керамика (1 час.) Порошковая металлургия как отрасль технологии. Особенности и преимущества порошковой металлургии: изготовление материалов с заранее заданным составом, экономия расхода материалов и сокращение отходов, замена дефицитных металлов и сплавов с сохранением свойств изделия. Технологии формования: холодное прессование (одностороннее и двустороннее), горячее прессование, гидростатическое прессование, мундштучное прессование, прокатка. Спекание. Механическая обработка спеченных изделий. Определение керамики. Классы керамических изделий. Конструкционная и функциональная керамика. Оксидная керамика (силикаты и стеклокерамика). Оксидная белая, оксидно-карбидная черная, смешанная керамика. Безкислородная керамика (карбиды, нитраты, бориды). Тугоплавкие соединения, Двойные, тройные и другие сложные тугоплавкие соединения. Галогениды (фториды, йодиды, бориды, хлориды). Гидриды. Классификация керамики по функциональному назначению. Промышленная и строительная керамика, высокотемпературная керамика, инструментальная керамика, ядерная керамика, химическая керамика, сенсорная керамика, биологическая керамика, оптическая керамика, проницаемая керамика, керамика для электротехники и электроники, магнитная керамика. Состав, форма, размеры и структура керамических изделий: содержание компонентов, содержание фазовых составляющих, структурные показатели, форма и размеры, технико-экономические показатели. Раздел II. Наноматериалы (1 час.) Тема 1. Определение наноматериалов. Типы наноматериалов. Применение нанотехнологий к конструкционным материалам (1 час) Наноматериалы и нанотехнологии. Типы наноматериалов. Нанопористые структуры, наночастицы (полупроводниковые наноструктуры, приборы), магнитные наноструктуры (сверхплотная запись и хранение информации, супермагнетизм, квантовые компьютеры) молекулярные наноструктуры, наноструктурированные поверхности и пленки (искусственные одномерные кристаллы) нанокристаллы и нанокластеры. Структура наноматериалов. Нанокомпозиты. Нанокомпозиты в области конструкционных материалов. Изготовление наноструктурных керамических и композиционных изделий точной формы. Создание наноструктурных твердых сплавов для производства режущих инструментов с повышенной износостойкостью и ударной вязкостью. Создание наноструктурных защитных термо- и коррозийностойких покрытий. Углеродные нанотрубки. Графен. Раздел III. Полимерные композитные материалы (2час.). Тема 1. Определение полимерного композита. Классификация композитов. Композитные материалы слоистой структуры (1 час.) Композит как неоднородная сплошная среда. Наполнитель, его роль в составном материале, виды наполнителя. Связующее, роль связующего, виды связующего. Граница раздела фаз. Принцип эквивалентной гомогенности, гипотеза континуума. Классификация композитов по типу связующего, по веществу наполнителя, по форме наполнителя, по ориентации наполнителя, по характеру расположения наполнителя в связующем. Теоретические исследования и экспериментальное изучение композитов. Слоистые композиты, их место в общей классификации композитов. Способы изготовления слоистых композитов: «мокрая» намотка и прессование. Свойства слоистых композитов. Зависимость свойств от укладки слоев. Изотропия и анизотропия слоистых композитов. Поведение слоистых сред под нагрузкой. Теоретическое исследование слоистых композитов: классическая теория слоистых пластин, специфические эффекты неоднородности (кромочный эффект, цилиндрический изгиб). Практическое применение слоистых композитов: преимущества и недостатки. Тема 2. Композитные материалы с армированной структурой. Практическое применение композитов в технике и промышленности. Перспективы развития конструкционных материалов. (1 час.) Определение армированного композита. Однонаправлено армированный композит. Типы арматуры. Способы изготовления армированных композитов. Неоднородность и стохастичность микроструктуры однонаправленно армированного материала. Теоретическое и экспериментальное исследование микроструктуры стохастического композита. Исследование поведения однонаправленных композитов под нагрузкой. Задача создания композита с заранее заданными свойствами. Практическое применение однонаправленных композитов. Применение композитов в судостроении, автомобильной промышленности, строительстве, электротехнике, авиастроении, космической технике. Преимущества использования композитных материалов. Перспективы развития современных конструкционных материалов. II. СТРУКТУРА И содержание практической части курса Лабораторные работы (44 часа) Лабораторная работа 1. (8 час) Современные конструкционные материалы и их свойства. Лабораторная работа 2. (10 час) Определение прочностных характеристик конструкционных материалов при испытании на растяжение. Лабораторная работа 3. (10 час) Оптический микроскопический анализ стеклометаллокомпозита. Лабораторная работа 4. (8 час) Электронный микроскопический анализ стеклометаллокомпозита. Лабораторная работа 5. (8 час) Рентгенофазовый анализ стеклометаллокомпозита – определение фазового состава.
Вопросы к зачету 1.Определение конструкционных материалов. 2. Требования к конструкционным материалам. 3. Классификация конструкционных материалов. 4. Классификация конструкционных металлических материалов. 5. Строение и кристаллизация металлов. 6. Кристаллическое строение реальных металлов. 7. Классификация сталей по структуре. 8. Классификация сталей по составу. 9. Получение железа из руд. 10. Классификация цветных металлов. 11. Характеристики цветных металлов: магний, цинк, медь. 12. Алюминий. Получение, свойства, применение. 13. Способы обработки материалов давлением. 14. Прокатка. Сортамент профилей. 15. Операции ковки. 16. Процесс литья. Показатели литейных свойств. 17. Литейные сплавы. 18. Способы получения отливок. 19. Резание материалов. Операции резания. 20. Металлорежущие станки. Их классификация. 21. Сверление, точение, фрезерование. 22. Сварка. Способы сварки. 23. Особенности структуры и свойств сварных соединений. 24.Сварка плавлением. Разновидности сварки. 25.Порошковая металлургия. Типовая технологическая схема. 26. Способы формования. 27. Спекание. Механическая обработка спеченных изделий. 28. Керамика. Конструкционная и функциональная керамика. 29.Конструкционные керамические материалы. 30. Классификация керамики по структуре. 31. Наноматериалы. Определение наноматериалов. 32. Сферы применения наноматериалов в соответствии с их свойствами. 33. Особенности наноматериалов, их преимущества и недостатки. 34. Полимерный композит. Наполнитель и связующее. 35. Классификация полимерных композитов. 36. Области теоретических и экспериментальных исследований полимерных композитов. 37. Слоистые композиты. Технологии изготовления. 38. Свойства слоистых композитов. Зависимость свойств от укладки слоев. 39. Практическое применение изделий из слоистых композитов. 40. Армированные композиты. Способы изготовления армированных композитов. 41. Микроструктура армированных композитов. 42. Практическое применение армированных композитов. 43. Применение композитов в автомобильной промышленности и судостроении. 44. Применение композитов в авиастроении и космической технике. 45. Перспективы создания новых композитных материалов.
Рефераты Модуль 1, разделы 1-2
Модуль 2, раздел 3.
Основная литература
Дополнительная литература
Интернет-ресурсы 1. Ковалевская Ж.Г., Безбородов В.П. Основы материаловедения. Конструкционные материалы: учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 110 с. http://window.edu.ru/resource/075/75075 2. Мутылина И.Н. Технология конструкционных материалов: Учебное пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - 167 с. http://window.edu.ru/resource/360/41360 3. Килин В.А., Малышко С.Б. Технология конструкционных материалов: Учебное пособие для выполнения самостоятельных работ. Кафедра технологии материалов Морского государственного университета им. адмирала Г.И. Невельского – 2006 г. http://window.edu.ru/resource/586/61586 |
Антоненко С.ВДобавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины «Технология конструкционных материалов» Учебно-методический комплекс дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» разработан для студентов 1 курса... |  | Учебно-методический комплекс дисциплины «Химические технологии композиционных материалов» Специальность — 240403. 65 Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов |
| Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина Д материаловедение и технология конструкционных материалов [Текст] : Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: Н. Р. Файзуллина;... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине: Технический перевод для специальности Учебно-методический комплекс (умк) совокупность материалов, регламентирующих содержание учебной и методической работы по организации... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины красноярск 2012 пояснительная... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Психодиагностика» для студентов заочной формы обучения (3,5 года обучения) по специальности... | | Учебно-методический комплекс дисциплины железобетонные и каменные... Цель: ознакомить студентов с проектированием (расчетом и конструированием) железобетонных и каменных конструкций |
| Учебно-методический комплекс дисциплины специальность 100110. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информационная культура» состоит из следующих элементов | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «технология монокристаллов,... Целью данной дисциплины является изучение типовых технологических процессов, используемых в производстве изделий электронной техники,... |
| Учебно-методический комплекс (умк) дисциплины структурированный системный... Настоящее Положение составлено на основании Положения «О порядке формирования и реализации основной образовательной программы в бфу... | | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050706. 65 «Педагогика и психология» Настоящий учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Психолого-педагогическая коррекция» для студентов 5-го заочного отделения... |
| Учебно-методический комплекс материалов по дисциплине «Философия» Учебно-методический комплекс включает учебную программу курса, планы проведения семинарских занятий, список основной и дополнительной... | | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность : 040101. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информатика» для студентов очной формы обучения по специальности 040101. 65 социальная... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины Зоопсихология и сравнительная... Учебно–методический комплекс материалов по дисциплине опд. Ф. 06 «Зоопсихология и сравнительная психология» разработан в соответствии... | | Учебно-методический комплекс дисциплины по выбору направление 050700. 62 «Педагогика» Настоящий учебно-методический комплекс дисциплины по выбору (умкд) «Психолого-педагогическая коррекция» для студентов 4-го курса... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «Психология и педагогика» Специальность 240403. 65 Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов | | Учебно-методический комплекс дисциплины по дисциплине «политология» Специальность 240403. 65 Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов |
