《焊接结构学》教学大纲

《焊接结构学》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03142541课程性质：专业必修课学分：2.5学分学时：40学时（理论40学时）先修课程：工程力学、熔焊方法及设备、焊接冶金学等后续课程：焊接质量检测与评价、焊接工程与装备、焊接过程模拟技术等适用专业：焊接技术与工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《焊接结构学》是焊接技术与工程专业的一门专业必修课。本课程主要传授焊接应力与变形产生的原因及防止措施，焊接工艺制定的原则与分析方法，以及常用典型焊接结构的制造工艺。通过本课程的学习，使学生掌握焊接应力与变形产生的原因及防止措施，具备焊接结构设计、材料选取、制造工艺等方面的知识，同时具备一定的分析问题、解决问题的能力，为学习后续环节打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：使学生了解焊接应力和变形产生的原因，掌握减小和消除焊接残余应力的措施，掌握预防和矫正焊接变形的措施；掌握脆性断裂和疲劳断裂的特征、影响因素、防止措施；熟悉焊接接头的工作应力分布及静载强度计算，掌握编制焊接工艺规程的内容及程序；掌握放样的基本过程、方法和内容，熟悉焊接结构的装配；掌握定位元件、夹紧机构、夹具体的设计，了解焊接变位机械的分类及作用；了解压力容器的分类、主要参数和制造过程，熟悉桥式起重机主梁的制造过程和控制变形的措施。使学生能分析、预测焊接结构强度，并能提出合理的焊接工艺，以及提高焊接结构使用的可靠性。课程目标2：熟悉焊接结构使用过程中的力学行为与特征，能从力学角度分析材料选择的合理性、结构的工艺性及结构使用的可靠性；能根据焊接接头静载强度的计算方法，掌握各种典型焊接接头的工作应力分布特点，并能在焊接结构制造中提出降低应力集中的措施，解决制造中可能出现的与力学行为有关的问题；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。课程目标3：熟悉焊接结构制造有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；明确焊接生产过程的质量控制要点，并能对焊接结构件制造各环节进行质量监控；掌握焊接结构件生产过程的安全技术、操作规程，树立牢固的安全意识和良好的环境意识；培养学生良好的团队合作、吃苦耐劳精神及创新意识。三、课程目标与毕业要求《焊接结构学》课程教学目标对焊接技术与工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4掌握专业知识，并能将专业知识用于解决焊接专业相关复杂工程问题。课程目标1：使学生了解焊接应力和变形产生的原因，掌握减小和消除焊接残余应力的措施，掌握预防和矫正焊接变形的措施；掌握脆性断裂和疲劳断裂的特征、影响因素、防止措施；熟悉焊接接头的工作应力分布及静载强度计算，掌握编制焊接工艺规程的内容及程序；掌握放样的基本过程、方法和内容，熟悉焊接结构的装配；掌握定位元件、夹紧机构、夹具体的设计，了解焊接变位机械的分类及作用；了解压力容器的分类、主要参数和制造过程，熟悉桥式起重机主梁的制造过程和控制变形的措施。使学生能分析、预测焊接结构强度，并能提出合理的焊接工艺，以及提高焊接结构使用的可靠性。H3.设计/开发解决方案3.1能够设计针对焊接专业相关复杂工程问题的合理解决方案，设计满足国家和区域经济社会发展需求的基础焊接工程方案设计、工艺流程设计。课程目标2：熟悉焊接结构使用过程中的力学行为与特征，能从力学角度分析材料选择的合理性、结构的工艺性及结构使用的可靠性；能根据焊接接头静载强度的计算方法，掌握各种典型焊接接头的工作应力分布特点，并能在焊接结构制造中提出降低应力集中的措施，解决制造中可能出现的与力学行为有关的问题；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。H6.工程与社会6.2能够分析和评价解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，以及这些制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。课程目标3：熟悉焊接结构制造有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；明确焊接生产过程的质量控制要点，并能对焊接结构件制造各环节进行质量监控；掌握焊接结构件生产过程的安全技术、操作规程，树立牢固的安全意识和良好的环境意识；培养学生良好的团队合作、吃苦耐劳精神及创新意识。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.绪论1.1焊接结构的特点及类型1.2焊接结构常用金属材料教学要求：使学生了解焊接结构的应用及分类；了解焊接结构的特点；掌握焊接结对钢材的要求；掌握焊接结构选材的基本原则。重点：焊接结构的特点及应用。难点：焊接结构选材的基本原则。21、22.焊接应力与变形2.1焊接应力与变形的基本知识2.2焊接内应力与变形的产生原因与形成过程2.3减少和消除焊接残余应力的措施2.4减小和矫正焊接变形的方法教学要求：使学生了解焊接应力和变形产生的原因；掌握减小和消除焊接残余应力的措施；熟悉常见几种焊接变形的基本形式及产生的原因；掌握预防和矫正焊接变形的措施。重点：焊接应力产生的原因、降低焊接应力的方法、减小和矫正焊接残余变形的措施。难点：焊接应力与变形产生的原因。101、23.焊接接头断裂3.1焊接接头与焊缝类型3.2焊接接头脆性断裂的特征、原因与防止措施3.3焊接接头疲劳断裂特征、影响因素，提高疲劳强度的措施教学要求：使学生了解焊接接头与焊缝类型；掌握脆性断裂的特征及影响因素，掌握防止脆性断裂的措施；掌握疲劳断裂的特征，掌握提高疲劳强度的影响因素和措施。重点：焊接接头的脆性断裂与疲劳断裂。难点：防止脆断和提高疲劳强度的措施。21、24.焊接接头设计与焊接工艺评定4.1焊接接头设计的内容与原则4.2焊接接头的工作应力分布及静载强度计算4.3焊接工艺评定4.4焊接工艺规程内容及编制教学要求：熟悉焊接接头设计的内容与原则；熟悉焊接接头的工作应力分布及静载强度计算；掌握焊接工艺评定的方法及规则；掌握编制焊接工艺规程的内容及程序。重点:焊接结构生产工艺规程的编制、焊接工艺评定。难点:焊接工艺评定的规则。101、2、35.焊接结构生产工艺5.1焊接结构生产组织5.2焊接结构生产工艺过程教学要求：了解焊接结构生产过程的空间和时间组织；了解钢材的表面预处理、矫正方法；掌握放样的基本过程、方法和内容；掌握零件的备料和成形加工工艺；熟悉焊接结构的装配。重点:焊接结构的零件备料、成形加工工艺。难点:展开放样、零件的拉深成形。81、2、36.焊接结构生产实例6.1压力容器焊接生产6.2桥式起重机主梁焊接生产教学要求：了解压力容器的分类、主要参数和制造过程；熟悉桥式起重机主梁的制造过程和控制变形的措施。重点：压力容器的组成、接头分类和生产工艺，桥式起重机桥架组成、结构特点和技术要求。难点：焊接容器的制造工艺、焊接梁的制造中焊接变形的控制。81、2、3合计40五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合分组讨论、案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解焊接应力与变形产生的原因，掌握减小和消除焊接残余应力、预防和矫正焊接变形的措施；在掌握焊接接头的工作应力分布及静载强度计算基础上，具有进行焊接结构设计的初步能力。六、课程资源1.推荐教材：（1）罗辉.焊接结构生产[M].北京：化学工业出版社.2018.03.2.参考书：（1）宗培言.焊接结构制造技术与装备[M].北京：机械工业出版社.2018.06.（2）方洪渊.焊接结构学[M].北京：机械工业出版社.2017.12.（3）周浩森.焊接结构生产及装备[M].北京：机械工业出版社.2015.07.3.期刊：（1）祖勋.立式储罐安装焊接变形分析及控制探析[J].全面腐蚀控制,2021,35(12):69-70.（2）赵岩,刘天赫.大型栅柱式推拉门焊接变形的控制措施[J].焊接技术,2021,50(12):100-103.（3）王志刚,曾磊磊.基于固有应变理论的等高齿弧锥齿轮铣刀盘焊接变形仿真研究[J].工具技术,2021,55(12):94-97.（4）郭文举,郭楠.Q235薄平板TIG堆焊失稳变形演变研究[J].电焊机,2021,51(12):90-95+130-131.（5）陈涛.金属结构件组装及焊接变形控制讨论[J].世界有色金属,2021(22):227-228.（6）JilekPetr,BergJan.InfluenceoftheWeldJointPositionontheMechanicalStressConcentrationintheConstructionoftheAlternativeSkidCarSystem’sSkidChassis[J].AppliedSciences,2021,12(1):397-397.4.网络资源：（1）方洪渊.焊接结构学.2016.12./w_19ru7q4tpd.html.（2）焊接结构学讲解./html/2016/0324/38596675.shtm.（3）兰州石化职业技术学院.焊接结构生产精品课程./11/wangjianxun/jpkc/dzja.htm.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现16（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664章节测验8（1）根据每次章节测验单独评分，满分100分；（2）每次章节测验评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以章节测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√44期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核焊接应力与变形、脆性断裂和疲劳断裂、焊接接头设计与焊接工艺评定、焊接结构生产工艺、焊接结构的装配定位等内容。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、综合题等。√√√252510合计：100分414118八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、章节测验、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题、综合题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、作业、章节测验等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(40%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现40笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回