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复合材料力学教学大纲

第一篇：复合材料力学教学大纲《复合材料力学》课程教学大纲课程编码：S1180240课程中文名称：复合材料力学课程英文名称：MECHANICSOFCOMPOSITEMATERIALS总学时：30讲课学时：30实验学时：0习题学时：0上机学时：0学分：2.0授课对象：航天学院，航天科学与力学系，工程力学专业学生；机电学院、材料学院及其它有关专业学生。先修课程：高等数学、材料力学、弹性力学教材及参考书：教材：《复合材料力学》R.M.琼斯著,上海科学技术出版社，1975参考书：《复合材料力学》沈观林编,清华大学出版社。课程教学目的通过复合材料力学课程的学习，使学生了解和掌握现代复合材料的力学性能及其在工程中的应用。学会根据结构的受力分析，正确地设计和选取复合材料，达到优化结构性能的目的。要求学生掌握复合材料的宏观性能和微观结构之间的关系，了解复合材料的各种破坏机理及破坏准则，并能正确地应用于复合材料层合板的弯曲、屈曲和振动分析中去。该课程是对一般弹性力学和振动力学等课程的延续和拓宽，是学生掌握现代力学知识和进行结构设计的必修课程。二、教学内容及基本要求本课程的主要内容包括复合材料力学的应力-应变关系，强度理论，层合板的刚度和强度理论,热应力分析和层间应力分析，复合材料层合板的弯曲,屈曲和振动问题等。本课程的主要章节有：绪论。复合材料及复合材料力学的发展历史和现状，复合材料的分类、应用及发展前景（1学时）。单层板的宏观力学性能：引言、五种常见各向异性复合材料的本构方程，正交各向异性复合材料的工程常数（1学时）。弹性常数的约束方程：各向同性、正交异性复合材料；正交异性材料应力-应变关系；任意坐标下的应力-应变关系；正交异性材料的不变量（2学时）。正交异性单层板的强度，强度和刚度的实验确定方法（2学时）。正交异性材料双向应力强度准则：最大应力准则、最大应变准则、Tsai-Hill准则、Tsai-Wu准则（2学时）。第三章复合材料单层板的微观力学性能：引言、用材料力学方法确定力学常数（2学时）。用弹性力学方法确定力学常数：引言、弹性力学下限法、弹性力学上限法、精确解、总结（2学时）。复合材料的强度：引言、纤维方向的拉伸强度（2学时）。复合材料的强度：纤维方向的压缩强度，横向屈曲模型、剪切模型（2学时）。第四章层合板的宏观力学性能：引言、经典层合板理论、应力与应变、合力与弯矩、偶合矩阵方程（2学时）。层合板刚度矩阵的特例：对称层合板、反对称层合板、非对称层合板、总结（2学时）。层合板的强度：引言、层合板的强度分析过程、层合板的强度准则；热应力分析：热应力刚度矩阵；正交铺设层合板的强度；角铺设层合板的强度；总结（2学时）。层间应力：经典层合板理论、弹性力学方程、弹性力学求解过程和结果、实验确定方法和结论（2学时）。第五章层合板的弯曲、屈曲和振动：控制方程、求解方法、层合板的弯曲变形（2学时）。层合板的屈曲和振动，主要结果和结论（2学时）。总结复习（2学时）三、课程负责人示范性教学设计１内容体系：该课程为工程力学专业课程，属于七十年代以来发展起来的新学科领域，是对传统固体力学的延续和发展，在理论上和工程技术领域具有十分重要的价值。该门课程是为学生深入掌握专业知识和解决工程实际问题而设置的专业考试课程。2重点与难点：本课程的重点包括复合材料力学基本理论，各向异性力学本构方程，复合材料层合板的刚度，强度理论以及复合材料层合板的弯曲、屈曲和振动问题等。该课程的难点为复合材料的破坏准则、层间应力、以及层合板弯曲、屈曲和振动问题的解析解法等。3课程讲授：该课程为工程力学专业必修课，授课目的为增强学生的专业知识，提高学生解决科研课题和实际工程问题的能力。因此，授课方式主要为演绎式、论证式和实验演示式。通过课堂启发式、讨论式教学，展示给学生复合材料力学的基本知识，实验方法和解决问题的过程。参观航天器展馆，观察复合材料结构形式。加强复合材料结构试验。通过理论与实例的结合，丰富该课程的知识内涵，激发学生的学习热情。由于该课程内容具有很强的知识系统性，需补充相关学科的基础知识，专业知识和前沿科学的发展概况等，通过上挂下联，构造完整的知识连环，达到融会贯通、学以致用的目的。另外，开展交互式学习，激发学生的学习热情，挖掘学生的创新能力。通过该门课程的学习，不仅传授给学生必要的专业知识，同时培养学生解决问题的思路和方法。4.考核方式：拟采用闭卷笔试考核方法，除考核基础知识、方法原理（70分）外，考核学生解决实际工程问题的能力，如设计实验的能力、数值计算的能力等（30分）。另外，设两三道具有一定深度和难度的选答题，要求学生利用复合材料力学基本理论给出解决这些问题的设想和方案，考核学生的专业素养和思维能力。对于思维独特、解法新颖的学生，可打破以上分