复合材料与结构课程教学大纲

复合材料基础课程教学大纲课程代码：学时：32 学分：2适用专业：金属材料工程一、课程的性质和任务1.课程的性质本课程是金属材料工程专业的专业选修课程。

2.课程的任务及目的本课程通过对系统掌握复合材料(特别是金属基、陶瓷基复合材料)应用领域的科学与工程方面基本理论和知识，使学生了解和掌握复合材料的主要制备工艺手段与技术方法。

达到基本胜任从事材料制备、加工成型、材料结构与性能分析工作的科研、教学、设计、技术开发、生产管理的高级工程技术人才的目的。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配（一）学时分配（二）理论教学内容的基本要求、重点和难点1．绪论及基本概念与分类（1）复合材料的发展历史，复合材料定义；（2）复合材料的基本性能；（3）复合材料结构设计基础。

2．复合理论（1）了解复合原则；（2）掌握复合材料的界面设计原则；（3）掌握无界面粘结强度的测定、混合定律。

重点：复合材料的界面设计原则。

难点：无界面粘结强度的测定、混合定律。

3．复合材料的增强材料（1）了解它们的分类、结构特征、物化性能、基本制备方法及应用领域；（2）掌握氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅的强韧化机理。

重点：氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅的强韧化机理。

难点：氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅的强韧化机理。

4．复合材料的界面（1）了解界面的定义及界面效应；（2）掌握各类复合材料的界面特征；（3）掌握金属陶瓷、陶瓷基复合材料的表面处理过程及其与基体材料结合的界面特征。

重点：界面效应、各类复合材料的界面特征。

难点：金属陶瓷、陶瓷基复合材料的表面处理过程及其与基体材料结合的界面特征。

5．金属基复合材料（1）了解金属基复合材料的用途；（2）掌握铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料的结构与性能；（3）熟练掌握常用金属基复合材料的制备方法。

重点：铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料的结构与性能。

难点：常用金属基复合材料的制备方法。

6．陶瓷及陶瓷基复合材料（1）了解陶瓷基复合材料的种类和性能；（2）掌握陶瓷基复合材料的制备方法；（3）熟练掌握典型陶瓷基复合材料特别是纤维增强、晶须和颗料增强（韧）陶瓷基复合材料的的种类和性能，并了解相变增韧机制。

《复合材料》课程教学大纲课程代码：MSEN3012课程类别：基础课程授课对象：材料科学与工程专业开课学期：春季学分：3 学分指定教材：《复合材料概论》，哈尔滨工业大学出版社，2001年一、教学目的：使学生系统掌握复合材料的基本知识，包括聚合物基复合材料基体材料、增强材料、复合材料界面、复合效应、复合材料成成型方法等方面的基础和最新发展动态，为新型材料的研发奠定坚实基础。

二、课程内容第一章总论1.、教学内容复合材料定义、复合材料的基本性能、复合材料结构设计基础。

2、教学要点了解与掌握国际标准化组织（ISO）关于复合材料定义，描述复合材料性能的一些基本参数，特别是比强度、比模量两个基本要概念。

了解各类复合材料的基本性能，复合材料结构设计基础，特别是复合材料设计中多级结构的设计理念。

第二章复合材料的基体材料1.、教学内容聚合物基复合材料的基体材料、金属基复合材料的基体材料、无机非金属基复合材料的基体材料。

2、教学要点通过对比的方式了解三类复合材料的基体材料的基本结构与其物化性能的关系，各类基体材料的特点及其优缺点，加深对复合材料的认识。

针对本专业的知识结构，重点要求学生理解热塑性与热固性树脂结构及其物化性能，重点掌握“四烯”、“四纶”及环氧树脂的结构、物化性能及成型加工过程中的变化。

关于无机非金属基复合材料的基体材料将在后续章节中重点介绍。

第三章复合材料的增强材料1.、教学内容玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维（有机纤维）、其它纤维2、教学要点重点要求掌握玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维的分类、结构特征、物化性能、基本制备方法及应用领域。

了解其它（特种）纤维如碳化硅纤维、硼纤维、氧化铝纤维基本物化性能及纤维增强材料的一些最新进展。

第四章复合材料的界面1.、教学内容界面的定义及界面效应、各类复合材料的界面特征、材料的表面处理（表面改性）。

2、教学要点了解界面的定义、复合材料中界面的形成机理、各类复合材料界面的基本特征及异同点。

复合材料结构设计教学大纲复合材料结构设计教学大纲引言：复合材料是一种由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优异的力学性能和重量比。

在现代工程领域中，复合材料的应用越来越广泛。

为了培养学生对复合材料结构设计的理解和掌握，制定一份全面而系统的教学大纲是非常重要的。

一、复合材料的基本概念和分类1. 复合材料的定义和特点- 复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有优异的力学性能、重量比和耐腐蚀性。

- 复合材料的组成包括基体材料和增强材料，可以根据增强材料的形态分类为颗粒增强、纤维增强和层叠增强等。

2. 复合材料的分类- 根据基体材料的类型，复合材料可以分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料和聚合物基复合材料等。

- 根据增强材料的形态，复合材料可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层叠增强复合材料等。

二、复合材料的力学性能1. 复合材料的力学性能参数- 弹性模量、屈服强度、断裂韧性等是评价复合材料力学性能的重要参数。

- 针对不同应力状态，可以定义拉伸强度、压缩强度、剪切强度等不同的力学性能参数。

2. 复合材料的强度理论- 复合材料的强度理论包括经典层合板理论、微观力学理论和损伤力学理论等。

- 不同的强度理论适用于不同的复合材料结构设计场景，需要根据实际情况进行选择和应用。

三、复合材料结构设计的基本原则1. 强度和刚度匹配原则- 复合材料结构设计中，应根据实际工作条件和要求，选择合适的增强材料、基体材料和层厚比例，以实现强度和刚度的匹配。

- 合理的层合板结构设计可以提高复合材料的整体性能。

2. 界面设计原则- 复合材料的界面是基体材料和增强材料之间的连接界面，界面的设计对复合材料的性能和寿命具有重要影响。

- 通过表面处理、界面增强和界面粘结等手段，可以提高复合材料的界面性能。

3. 成本效益原则- 复合材料的结构设计应考虑成本效益因素，包括材料成本、制造成本和维护成本等。

- 在保证性能的前提下，尽可能降低复合材料的制造和维护成本，提高整体经济效益。

《复合材料》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：复合材料英文名称：Composite Materials二、课程代码及性质课程代码:0801492课程性质:专业选修课,选修课三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2四、先修课程材料科学基础、热处理原理与工艺、工程材料学、金属材料学五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、材料成型及控制工程专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1. 掌握复合材料的复合理论、界面设计原则及制备技术，具备应用这些知识分析、解决材料科学与工程专业中的复合材料的设计与制备问题的能力；2. 掌握聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷复合材料的强化机制、界面类型、制备方法及性能评价方法，具备独立进行复合材料性能分析的能力；理解表面改性与表面复合材料的制备、评价方法。

3. 以小组合作的方式对感兴趣的复合材料进行调研，具备资料收集，制作、使用PPT进行交流的能力。

4. 了解复合材料的发展前沿，掌握其发展特点与动向。

七、教学重点与难点：教学重点：复合材料的复合理论及界面设计，几种不同类型复合材料的强化机制及失效分析。

教学难点：复合材料的复合理论及界面设计。

八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成。

(2)安排适量的课堂讨论环节。

(3)分配小组对复合材料进行调研，并以讲解PPT的形式在课堂展示，使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。

教学手段：(1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。

（2）具体内容各章节的具体内容如下：第一章复合材料概述．（1学时）第一节复合材料的发展简史第二节复合材料的定义、命名和分类一、复合材料的定义二、复合材料的分类第三节复合材料的特性第二童增强材料（4学时）第一节纤维一、有机纤维二、无机纤维三、金属与其它纤维四、各种纤维性能的比较第二节晶须第三节颗粒第四节增强材料的表面处理第三章复合理论（4学时）第一节复合原则一、材料组元的选择二、制备方法的选择第二节复合材料的界面设计原则一、界面及其类型二、聚合物基复合材料界面设计三、金属基、陶瓷基复合材料界面设计第三节复合材料界面理论一、浸润性二、界面粘结三、热残余应力四、界面相容性与不稳定性第四节界面粘结强度的测定一、宏观试验法二、单纤维试验法三、微压入试验法第五节混合定律一、连续纤维单向增强复合材料(单向层板)二、短纤维增强复合材料第四童聚合物基复合材料(PMC) （5学时）第一节概述一、PMc的发展历史二、PMC的分类第二节聚合物基体一、概述二、热固性基体三、热塑性基体第三节 PMC界面一、PMc界面表征二、PMc界面特点三、PMc界面设计第四节 PMC制备工艺第五节 FRP的力学性能第五章金属基复台材料(MMc)（5学时）第一节概述一、MMC的历史二、MMC的分类第二节金属基体一、铝及铝合金二、钛及钛合金三、镁及镁合金第三节 MMC制备工艺•第四节MMC的界面一、MMC界面类型与界面结合二、MMC界面稳定性三、MMC界面浸润与界面反应控制第五节 MMC的性能第六章陶瓷基复合材料(CMC) （2学时）第一节概述第二节陶瓷基体及其粉末原料的制备第三节 CMC制备工艺第四节 CMC界面第五节 CMC增韧机制第六节 CMC的性能第七章表面改性与表面复合材料（1学时）第一节概述第一节表面复合材料的制造技术第二节表面复合材料性能评价方法第八章复合材料的最新进展展望（2学时）第一节增强相的进展第二节纳米复合材料第三节智能复合材料第四节功能梯度复合材料（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第1章思考题：1．复合材料的定义是什么？2．复合材料有哪些不同的分类？3．复合材料有哪些优势？3．复合材料可以应用在哪些领域?第2章思考题：1．常用的增强相有哪些？2．纤维的基本概率有哪些？3．Kevlar纤维和超高分子量聚乙烯纤维有什么特点？4．列举几种典型的无机纤维，它们分别有什么特点或用途？5．简述金属纤维的特点。

复合材料工程一、课程说明课程编号：420208Z10课程名称：复合材料工程/Composite Engineering课程类别：专业教育课程（专业核心课程）学时/学分：48/3先修课程：物理化学、工程材料基础适用专业：航空航天工程教材、教学参考书：（1）闻荻江主编. 复合材料原理. 武汉：武汉理工大学出版社，1998年；（2）沈观林主编. 复合材料力学. 北京：清华大学出版社，2006年；（3）赵美英主编. 复合材料结构力学与结构设计. 西安：西北工业大学出版社，2007年；（4）刘亚雄主编. 复合材料工艺及设备. 武汉：武汉理工大学出版社，2011年。

二、课程设置的目的意义复合材料工程课程是航空航天工程专业复合材料方向的核心专业课程，课程设置目的是让学生从不同角度和深度，系统的了解有关复合材料原理、宏观力学、细观力学和各类复合材料的工艺的基本理论、成型方法及生产设备，将复合材料的基本理论与制备和加工联系起来。

通过系统学习，使学生对复合材料的基本理论、设计原则和制造方法等有较全面的了解，能熟练掌握复合材料结构分析、设计和实现的基本原理与步骤，为从事复合材料及其相关行业的研究和开发工作奠定坚实的基础。

三、课程的基本要求知识：掌握复合材料的基本概念，熟悉复合材料结构与性质的关系，能够根据工程需要，对复合材料制品从微观或亚微观水平上选定合适的基体和增强体或功能体，确定合适的表面处理技术和成型工艺，使基体和增强体或功能体有良好的界面，从而达到预期的性能指标，形成复合材料开发的基本知识结构。

能力：能利用理论力学、材料力学以及弹性力学的知识，通过复合材料结构单元的力学分析方法以及复合材料结构分析原理，对复合材料产品进行设计与优化；掌握复合材料的各种成型工艺，能根据复合材料制品结构和功能特点，确定合适的成型工艺及设备，从而实现预期的性能指标。

素质：通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，建立复合材料设计制备到应用的思维模式，提升理解工程管理与经济决策的基本素质。

《复合材料》教学大纲一、课程名称：复合材料二、学分、学时：2学分、32学时三、教学对象：06级应用化学本科四、课程性质、教学目标《复合材料》是应用化学专业的一门学科基础课程，选修。

复合材料是包括多学科、多领域的一门综合性学科。

本课程以恰当的比例分别对复合材料的各种增强材料、复合材料的各种基体材料以及聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料等的性能、制备、应用和发展动态进行了较为系统的讨论。

使学生在已有的材料科学的基础上，较为系统地学习复合材料的各种基体材料和增强材料，以及各种复合材料的性能、制备方法与应用，了解材料的复合原理，以及复合材料的发展方向。

从而丰富和拓宽学生在材料及材料学方面的知识。

五、课堂要求要求认真随堂听课，认真阅读指定教材，广泛查阅有关复合材料方面的最新资料。

按教学要求完成专题综述论文的撰写，并进行课堂交流。

六、教学内容与基本要求（一）绪论（2学时）复合材料的国内外发展状况及今后的发展方向；复合材料的分类；复合材料的基本性能；复合材料的增韧增强原理；复合材料的特性；复合材料的应用。

基本要求：掌握复合材料的基本性能及分类，了解复合材料的应用。

（二）材料的基体材料 （6学时）金属材料：金属的结构与性能、各种合金材料；陶瓷材料：包括水泥、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷；聚合物材料：聚合物的种类、结构与性能，复合材料选用聚合物的原则。

基本要求：掌握常用基体材料的种类、结构性能及其选用的原则。

（三）材料的增强材料 （6学时）玻璃纤维及其制品的分类、制备、性能与应用；碳纤维的分类、制备、性能与应用；陶瓷纤维、芳纶纤维、晶须的制备、性能与应用；填料（高岭土、石墨、烹饪土、烹饪土、碳酸钙、化石粉等）的性能与应用。

基本要求：掌握常用增强材料的种类、性能及其选用的原则。

（四）传统复合材料的新发展 （4学时）航空用先进树脂基复合材料的发展：先进复合材料在飞机上的应用、材料技术的进展、低成本复合制造技术的进展；热塑性片材与热塑性树脂基复合材料：由片材制造成品的成型工艺、GMT片材在汽车工业中的应用；熔体自发浸渗制备金属基复合材料：熔体自发浸渗制备金属基复合材料的原理及方法及研究现状；陶瓷基层状复合材料：陶瓷制品的仿生结构构思、材料体系和制备技术、陶瓷基层状复合材料的结构性能及其强韧化机制、陶瓷基层状复合材料的发展方向。

《复合材料》教学大纲1.课程编号：1000952032.课程名称：复合材料3.高等教育层次：本科4.课程在培养方案中的地位：课程性质：选修对应于材料科学与工程专业，属于BZ专业课程基本模块。

5.开课学年及学期：非强制6.先修课程：a材料科学基础A，材料力学性能与失效分析；b陶瓷材料学，材料物理性能；c材料现代测试技术7.课程总学时：4.0，总学分：64（实验学时：0）。

8.课程教学形式：0普通课程9.课程教学目标详见第10项相关内容。

10.课程教学目标与教学效果评价（如填此项则上一项可不填）11.课程教学目标与所支撑的毕业要求对应关系（公共平台课无需细化到毕业要求指标点（见各专业培养方案说明书），暂无专业认证需求的专业下表可选填）12.教学内容、学时分配、与进度安排13.考核与成绩评定：平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法。

考核方式：闭卷考试成绩评定：百分制，卷面成绩70%，平时成绩30%（其中综述论文8分，文献讲解12分，日常出勤考核9分，平时课堂提问、研讨可适当奖励，每次1分），按百分制给出最终成绩。

14.教材，参考书:选用教材：[1]王荣国, 武卫莉, 谷万里. 复合材料概论[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社,1999.[2]吴人洁. 复合材料[M]. 天津: 天津大学出版社，2000.参考书：[1]尹洪峰，任耘，罗发. 复合材料及其应用[M]. 陕西: 陕西科学技术出版社,2003.[2]Bryan Harris著. 陈详宝，张宝艳译. 工程复合材料[M]. 北京: 化学工业出版社,2004.[3]周曦亚. 复合材料[M]. 北京: 化学工业出版社,2005.[4]车剑飞，黄洁雯，杨娟. 复合材料及其工程应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006.[5]刘雄亚. 复合材料新进展[M]. 北京: 化学工业出版社,2007.[6]薛云飞等，先进金属基复合材料修订稿。

材料结构类课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解材料结构的基本概念，掌握不同材料的微观结构与宏观性能之间的关系。

2. 学生能够描述并分析各类材料结构的组成、特点及应用领域。

3. 学生能够运用所学知识解释实际生活中材料结构的案例，提高理论联系实际的能力。

技能目标：1. 学生通过观察、实验、分析等实践活动，培养观察、思考、解决问题的能力。

2. 学生能够运用图表、模型等工具，进行材料结构信息的整理和表达。

3. 学生能够在团队协作中发挥个人优势，共同完成材料结构相关的项目任务。

情感态度价值观目标：1. 学生对材料科学产生兴趣，培养积极探究科学问题的态度。

2. 学生认识到材料科学在国计民生中的重要性，增强社会责任感和创新意识。

3. 学生在课程学习中，培养严谨、务实、合作的学习品质，提高自我管理和自我激励的能力。

课程性质：本课程为材料科学领域的基础课程，旨在帮助学生建立材料结构的基本概念，提高分析问题和解决问题的能力。

学生特点：本年级学生具有一定的物理、化学基础知识，思维活跃，对新鲜事物充满好奇心，但缺乏实际操作经验。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，采用启发式教学，激发学生兴趣，提高学生的主动性和创造性。

通过多元化的教学手段和评估方式，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 教学大纲：- 引言：材料结构的概念与分类- 第一章：金属材料的结构- 金属晶体结构- 金属材料的微观缺陷- 金属材料的性能与结构关系- 第二章：无机非金属材料的结构- 硅酸盐材料结构- 复合材料结构- 无机非金属材料的性能与结构关系- 第三章：高分子材料的结构- 高分子链结构- 高分子材料的凝聚态结构- 高分子材料的性能与结构关系- 第四章：纳米材料的结构- 纳米材料的基本概念- 纳米材料的结构特征- 纳米材料的性能与应用2. 教学内容安排与进度：- 引言：1课时- 第一章：4课时- 第二章：4课时- 第三章：4课时- 第四章：3课时3. 教材关联性：本教学内容依据教材《材料科学基础》进行组织，涵盖其主要章节，确保教学内容与课本的关联性。

《复合材料结构设计基础》课程教学大纲一、课程基本情况课程名称（中文）：复合材料结构设计基础课程名称（英文）：Foundation of Composite Structure Designing课程代码：B3013650学分：3总学时：48理论学时：48实验学时；0课外学时：4课程性质：专业课（必修课）适用专业：复合材料与工程适用对象：本科先修课程：高分子物理与化学、复合材料原理所属课程群：考核方式：考试、闭卷，以过程考核方式记录平时成绩。

平时成绩50%，期终考试50%注：在所采用的形式下打“√”，并确定成绩占比。

教学环境：课堂、多媒体，开课学院：材料科学与工程学院课程网站（可选）：二、课程简介（任务与目的、对接培养的岗位能力）（300字左右）1. 任务与目的通过本课程的学习要求学生掌握复合材料的结构设计基础知识，掌握复合材料特性，掌握复合材料的单层刚度与强度，层合板的刚度与强度；学会应用材料力学分析复合材料机构的力学特点；熟悉复合材料连接的特点；掌握几种典型产品的结构设计方案。

为以后专业及工作学习提供知识储备。

本课程是复合材料与工程专业大学本科生必修的专业课和主干课程。

通过课程的学习，使学生理解复合材料力学、复合材料结构力学和复合材料构件设计的基本知识。

课程内容包括复合材料单层的刚度和强度、复合材料层合板的刚度和强度、复合材料结构分析、复合材料连接、复合材料设计的一般方法和典型产品设计。

主要有复合材料及其结构设计的特点、单层的刚度与强度、层合板的刚度与强度、复合材料结构分析、复合材料连接、复合材料结构设计、复合材料典型产品设计。

2. 对接培养的岗位能力掌握复合材料力学性能基本特征：各向异性；掌握单层板刚度和强度对单层复合材料的形变和失效的原因，包括模量分量、柔量分量举证，偏轴、正轴的转换矩阵；掌握复合材料层合板的面内刚度、柔度矩阵；熟悉复合材料的连接方式；掌握复合材料结构设计方法，包括材料设计和结构设计；熟悉复合材料构件的结结构的基本原理与设计计算方法。