《实验力学》课程教学大纲

《实验力学》教学大纲课程英文名ExperimentalMechanics课程代码B0801Z04学分2总学时32理论学时16实验/实践学时16课程类别学科基础课课程性质限选先修课程材料力学、工程流体力学、传感器适用专业工程力学开课学院计量测试工程学院注：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。一、课程地位与课程目标（一）课程地位实验力学是工程力学专业的必修课。实验力学是将流体力学、材料力学及其它力学领域内有关的基本理论概念同实际科学研究和工程应用联系起来的一门重要课程，同时也对多个科学研究和工程应用领域起到了关键的技术支撑作用，尤其是在工程结构、土木、石化、海洋工程与航空航天等领域，实验力学测量手段获取的实验结果直接关系到其所在系统的正常运行与安全。本课程是工程力学可以加深学生对抽象力学概念的理解，建立具象的力学思维。本课程的主要任务是介绍各种力学测量方法的原理、操作与应用，使同学们通过本课程的学习，增强其实验力学基本理论和实试验技能，全面了解力学领域的实验模拟方法、基本实验设备的原理、各种先进的测试技术，并且通过实际操作，掌握一定的实验技能，使其具有较好的动手能力，增强其解决课题研究和工程实际问题的能力，培养学生的创新思维能力。（二）课程目标1.通过学习，学生了解各种力学测量方法的基本概念和模型实验原理，明白应变、压力、流速等各种力学测量方法的原理、结构组成、性能特点及其应用范围。2.学会应用学科基础课程知识如材料力学、工程流体力学、单片机基础和电子电路等解释相关力学测量方法的原理与优缺点，并根据实际问题能够设计科学合理的测量技术路径；3.学会分析各种力学测量方法在科学研究与工程应用中的地位，理解如何利用物理或化学基本原理，创新设计并形成稳定可靠的力学测量方法，并以相关力学理论为基础实现实验力学分析。4.了解我国近年来在力学测量上的快速进步，以及目前在高端装备领域相关力学试验技术相对滞后并受到西方封锁的困境，培养科技报国的信念。二、课程目标达成的途径与方法以课堂和实验教学为主，结合自学、课堂讨论、课内实验、课外作业、大作业等。课堂教学：主要传授电阻应变片测量原理、电测法组桥方式、其它应变测量技术、现代流场检测技术、多相流检测技术等内容。自学：老师布置适量章节作为学生的自学内容，学生课外完成自学内容。课堂讨论：由老师提出启发性问题，在课堂上学生自由发言讨论。小组大作业：老师给出大作业题目，划分小组成员或个人，由小组或单个同学完成，并由老师给出大作业完成情况打分。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求7毕业要求9课程目标1HM课程目标2MH课程目标3HH注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求第一章绪论，理解实验力学的研究现状及进展，了解各种力学测量方法的发展历程和作用。第二章模型实验原理，熟悉量及其测量、量纲与量纲公式等基本概念，理解π定理、相似原理，了解模型设计的具体实施方式。第三章电测法，熟悉电阻式应变测量技术的基本原理，明确应变片灵敏系数、横向效应系数的基本概念，掌握应变片的黏贴、组桥技术，能够独立完成应变片的黏贴、防护、连线和组桥。了解电测法国内外发展现状和发展方向。第四章流体力学实验技术，了解流体力学实验技术发展概况，熟悉压力、流量等宏观参数的测量方法，理解热线测速技术、粒子成像测速技术、激光多普勒测速等单点和全场测速方法，掌握高速摄影、烟线、激光诱导荧光等流动显示技术。流体实验技术国内外发展现状和自主可控情况。第五章多相流实验技术，了解多相流实验技术发展概况，掌握扫描电迁移颗粒物粒径分析方法的基本原理，熟悉相位激光多普勒粒子分析方法。了解多相流实验技术国内外发展现状和目前国内亟待突破的受到封锁的测量技术，培养科技报国信念。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务（作业、自学、讨论等任务要求）对应课程目标第一章绪论41.课前自学实验力学发展概况的相关内容课程目标1第二章模型实验原理，量纲分析、π定理、相似原理。21完成2-1,2-2作业；课程目标1，2第三章电阻式应变测量技术、灵敏系数、横向效应系数、组桥原理与补偿技术；国内外技术发展现状。101完成作业3-1，3-2课程目标1，2，3第四章流体压力、流量测量方法、热线测速技术、粒子成像测速技术、激光多普勒测速、高速摄影、烟线、激光诱导荧光；连续相流体国内外测量技术差异分析。81完成作业4-1，4-2课程目标1,2,3第五章相流实验技术发展概况、扫描电迁移颗粒物粒径分析方法、相位激光多普勒粒子分析方法；国内外多相流测量技术发展现状。81完成作业5-1课程目标1，2，3六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1等弯矩梁的应力测量2掌握等弯矩梁的应变测量原理和组桥方式完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做2电阻应变灵敏系数的测定3掌握粘片，组桥，连线完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做3横向效应系数的测定2掌握粘片，组桥，连线完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做4皮托管标定风洞风速2掌握使用皮托管和风洞完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做5热线探针的标定和测速2熟练热线的自标定、手动标定完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做6基于PIV的圆柱绕流流场测量2理解PIV标定、测量、后处理完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证选做7基于PDPA的气液两相流流场测量2理解采集速度和粒径信息完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做8高速摄影/激光诱导荧光/烟线流动显示实验2理解LIF、烟线的实验原理，掌握流动显示图像的采集完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证必做9纳米颗粒物粒径分析实验2熟悉扫描电迁移率粒径谱分析技术完成实验预习、实验操作、实验数据记录和处理，撰写实验报告验证选做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、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到课率、课堂讨论发言、平时作业、实验操作与实验报告1每缺席1次扣2分2课堂主动提问+2分3平时作业评定ABC,总共10分4实验操作与实验报告成绩综合评定，总分30分60%期末考核大论文按论文质量和答辩情况40%考核类别考查成绩登记方式百分制八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：实验力学，盖秉政，哈尔