《材料失效分析》教学大纲

《材料失效分析》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03151331课程性质：专业选修课学分：2学分学时：理论32学时先修课程：工程制图与CAD（C）、材料科学基础A等后续课程：焊接性能分析综合创新适用专业：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《材料失效分析》是焊接技术与工程专业本科学生的专业选修课。本课程主要是讲授材料失效形式，同时对各种失效形式的形貌、特点、破损机制及相应的检测仪器、分析手段进行了介绍。各种失效形式包括机械力破损、腐蚀性破损和高温破损等，针对这些失效形式又进行了细分;针对不同的失效种类，详细地说明了失效特征与失效机制。通过本课程的学习，学生将了解什么是失效分析、为什么学习失效分析、如何学习失效分析，课程将结合案例描述完整的失效分析过程及失效分析报告。本课程无实验，但将参观介绍一些实验设备。本课程强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，培养“高素质、强能力”的应用型人才。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：正确认识和评价材料选材对社会进步、人类健康、公共安全、法律法规以及文化传承的影响，并能够理解应承担的责任。课程目标2：掌握材料失效形式，理解各种失效形式的形貌、特点、破损机制。课程目标3：在理解各种失效形式的前提下，能够合理的选择相应的检测仪器、分析手段对失效进行检测。课程目标4：环境、社会可持续发展的前提下，能够对失效器件进行最优化的选材。三、课程目标与毕业要求《材料失效分析》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1.2掌握工程基础理论知识，能针对焊接专业相关复杂工程问题建立合适的数学模型并进行求解。课程目标2：掌握材料失效形式，理解各种失效形式的形貌、特点、破损机制。M4.研究4.3能够分析和解释数据，能够通过信息综合获得合理有效的结论。课程目标3：在理解各种失效形式的前提下，能够合理的选择相应的检测仪器、分析手段对失效进行检测。M7.环境和可持续发展：7.2能够合理评价焊接工程实践对环境、社会可持续发展的影响。课程目标4：环境、社会可持续发展的前提下，能够对失效器件进行最优化的选材。课程目标1：正确认识和评价材料选材对社会进步、人类健康、公共安全、法律法规以及文化传承的影响，并能够理解应承担的责任。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.概述1.1失效与失效分析1.2失效分析的社会经济效益与意义1.3失效分析的现状与发展趋势教学要求：使学生了解失效分析的意义及失效分析的发展现状。重点：失效分析的意义、现状。难点：失效分析的发展趋势。41、32.失效分析基础识2.1机械零件失效形式及原因2.2应力集中与零件失效2.3残余应力与零件失效2.4材料的韧性与断裂设计2.5应力分析与失效分析教学要求：使学生了解零件的失效形式及原因，掌握应力分析的方法和步骤。重点：零件的失效形式、应力分析的方法和步骤。难点：应力分析的方法和步骤。62、43.失效分析基本方法3.1失效分析的思路及方法3.2失效分析的程序3.3断口分析3.4宏观分析与微观分析的辩证应用教学要求：使学生了解失效分析的思路及方法；掌握失效分析的程序；理解宏观分析与微观分析的辩证应用。重点：了解失效分析的思路及方法；掌握失效分析的程序。难点：宏观分析与微观分析的辩证应用。62、3、44.静载荷作用下的断裂失效分析4.1过载断裂失效分析4.2材料致脆断裂失效分析4.3环境致脆断裂失效分析4.4混合断裂失效分析教学要求：使学生了解静载荷作用下的断裂失效分类及分析方法。重点：静载荷作用下的断裂失效分类难点：混合断裂失效分析。41、2、35.疲劳断裂失效分析5.1疲劳断裂失效的基本形式和特征5.2疲劳断口形貌及其特征5.3疲劳断裂的类型与鉴别5.4疲劳断裂的原因与预防措施教学要求：使学生了解疲劳断裂失效的基本形式、特征及其原因。重点：疲劳断裂失效的原因。难点：疲劳断裂失效的原因及预防措施。42、3、46.磨损与腐蚀失效分析6.1磨损失效分析6.2腐蚀失效分析教学要求：使学生了解疲磨损、腐蚀裂失效的基本形式、特征及其原因。重点：磨损、腐蚀失效的原因。难点：磨损、腐蚀失效的原因及预防措施。42、3、47.金属加工缺陷与失效7.1铸造加工缺陷与失效7.2锻造加工缺陷与失效7.3焊接加工缺陷与失效7.4热处理缺陷与失效7.5切削加工缺陷与失效7.6磨削加工缺陷与失效教学要求：使学生了金属加工不同方法导致的缺陷与失效的原因。重点：金属加工不同方法导致的缺陷与失效的原因及预防措施难点：金属加工不同方法导致的缺陷与失效的原因及预防措施。41、3、4合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的综合能力，通过不同的典型案例，构建螺旋型上升课程内容；以“少而精”为原则，精选教学内容，多理论联系实践，通过典型机械类零件的失效案例的讲解，培养学生的大工程思想。六、课程资源1.推荐教材：（1）孙智.失效分析——基础与应用[M].北京:机械工业出版社,2017.（2）陶春虎.失效分析新技术[M].北京:国防工业出版社,2011.2.参考书：（1）胡美些.金属材料失效分析基础与应用[M].北京:机械工业出版社,2016.（2）何怀玉.失效分析[M].北京:国防工业出版社,2017.（3）廖景于.金属构件失效分析[M].北京:化学工业出版社,2003.（4）张栋,钟培道,陶春虎,等.失效分析[M].北京:国防工业出版社,2004.3.期刊：（1）邓忠.碳纤维增强复合材料曲梁弯曲失效分析[J].复合材料科学与工程,2021,(9):74-78．（2）王艳茹,侯红玲,陈鑫,等.板材无铆钉铆接质量及强度分析[J].塑性工程学报,2022,29(3):93-100.（3）铁盛武,朱黎鑫.注射模失效原因分析与材料选用[J].模具制造,2021,21(5):84-87.

（4）马丽婷,陈新文,王翔,等.碳纤维复合材料曲梁冲击后四点弯曲强度及损伤失效模式研究[J].玻璃钢/复合材料,2017,(3):17-20.（5）黄豪杰,张俊琪,刘龙权,等.受载复合材料角片弯角区域应力分布特征分析[J].上海交通大学学报(自然版),2014,48(8):1116-1121.（6）HaoWF,YuanYN,ZhuJG,etal.Effectofimpactdamageonthecurvedbeaminterlaminarstrengthofcarbon/epoxylaminates[J].JournalofAdhesionScienceandTechnology,2016,30(11):1-12.4.网络资源：（1）美信检测./g/failure_analysis/（2）知乎./p/115762654（3）中国船舶工业船舶材料检测中心./（4）知乎./p/413474238七、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1234过程性考核课堂表现10（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。√√√√2323小组协同10（1）查找相关文献，并归纳总结；（2）形成相关失效分析综述论文。√√√√3511作业20（1）主要考核学生对各章知识点的理解和掌握程度，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。√√√1055期末考试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）主要考核失效分析的定义、分类及其成因，材料失效的预防措施等内容。（3）考试题型为：填空题、判断题、名词解释题、简答题等。√√√25305合计：100分4043134八、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、小组协同、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考试成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考试成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、判断题、名词解释题、简答题等类型；课堂表现、小组协同、作业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(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。小组协同25文章结构合理，