《材料成型控制工程基础大纲》教学大纲

1、材料成型控制工程基础教学大纲课程编号：100092215课程名称：材料成型控制工程基础高等教育层次：本科课程在培养方案中的地位：课程性质：选修对应于材料成型及工程专业：属于：BZ专业课程基本模块开课学年及学期先修课程 无课程总学分2.0， 学时32课程教学形式：0普通课程课程教学目标与教学效果评价课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）教学效果评价不及格及格，中良优1.知悉和理解材料成形控制的基本概念、在国民经济中的地位和作用以及发展趋势1.完全不知道2对材料成形控制的基本概念、在国民经济中的地位和作用以及发展趋势，有碎片化的理解1.对材料成形控制的基本概念、在国民经济中的地位和

2、作用以及发展趋势主要内容能理解，但不完整1. 对材料成形控制的基本概念、在国民经济中的地位和作用以及发展趋势能完整理解，有一定的系统性，但系统性方面存在断点。1.对材料成形控制的基本概念、在国民经济中的地位和作用以及发展趋势主要内容能完整系统地理解。2. 掌握轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施1.完全不知道2对轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施，有碎片化的理解1.对轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施主要内

3、容能理解，但不完整1. 对轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施能完整理解，有一定的系统性，但系统性方面存在断点。1.对轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施主要内容能完整系统地理解。3.掌握有限元技术的基本原理，理解结构分析与热分析的单元自由度、系统自由度、单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、边界条件的意义，拥有根据问题选取计算单元，确定边界条件，开展结构分析与热分析的能力1.完全不知道2对有限元技术的基本原理，结构分析与热分析的单元自由度、系统自由度、单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、

4、边界条件的意义，根据问题选取计算单元，确定边界条件，开展结构分析与热分析的知识，有碎片化的理解1.对有限元技术的基本原理，结构分析与热分析的单元自由度、系统自由度、单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、边界条件的意义，根据问题选取计算单元，确定边界条件，开展结构分析与热分析主要内容能理解，但不完整1. 对有限元技术的基本原理，结构分析与热分析的单元自由度、系统自由度、单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、边界条件的意义，根据问题选取计算单元，确定边界条件，开展结构分析与热分析能完整理解，有一定的系统性，但系统性方面存在断点。1.对有限元技术的基本原理，结构分析与热分析的单元自由度、系统自由度、单元刚度矩阵、整体刚

5、度矩阵、边界条件的意义，根据问题选取计算单元，确定边界条件，开展结构分析与热分析主要内容能完整系统地理解。4. 掌握有限元分析过程，能够驾驭计算分析软件，具备通过编程的方式对典型结构及典型问题进行模拟计算分析，获得应力场、应变场、位移场及温度场等分析变量的能力1.完全不知道2对有限元分析过程，能够驾驭计算分析软件，具备通过编程的方式对典型结构及典型问题进行模拟计算分析，获得应力场、应变场、位移场及温度场等分析变量的知识，有碎片化的理解1.对有限元分析过程，能够驾驭计算分析软件，具备通过编程的方式对典型结构及典型问题进行模拟计算分析，获得应力场、应变场、位移场及温度场等分析变量主要内容能理解，但

6、不完整1. 对有限元分析过程，能够驾驭计算分析软件，具备通过编程的方式对典型结构及典型问题进行模拟计算分析，获得应力场、应变场、位移场及温度场等分析变量能完整理解，有一定的系统性，但系统性方面存在断点。1.对有限元分析过程，能够驾驭计算分析软件，具备通过编程的方式对典型结构及典型问题进行模拟计算分析，获得应力场、应变场、位移场及温度场等分析变量主要内容能完整系统地理解。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）毕业要求（指标点）编号毕业要求（指标点）内容课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学

7、结果）1.1 具有对材料成型及控制相关工程问题的建模、求解的数学知识。掌握轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施2.1能够应用数学、力学、物理、化学、材料学、机械学、材料成型及控制等的基本原理，识别、表达复杂工程问题中的材料学、力学、材料成型及控制问题。掌握轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压的基本原理、材料流动特征、成形工艺特点及规律，以及相应的缺陷与预防措施5.2掌握材料成型的计算机数值模拟的原理与基本方法，能够使用相关软件来预测与模拟复杂材料成型问题，并能够理解其局限性。掌握有限元技术的基本原理，理解结构分析与热分析的单元自由度、系统自

8、由度、单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、边界条件的意义，拥有根据问题选取计算单元，确定边界条件，开展结构分析与热分析的能力掌握有限元分析过程，能够驾驭计算分析软件，具备通过编程的方式对典型结构及典型问题进行模拟计算分析，获得应力场、应变场、位移场及温度场等分析变量的能力教学内容、学时分配、与进度安排教学内容学时分配所支撑的课程教学目标教学方法与策略（可结合教学形式描述）（选填）第一章绪论第一节材料成形控制的本质及组成第二节材料成形控制在国民经济中的作用和地位第三节材料成形控制发展趋势21讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助补充相关拓展知识。第二章轧制第一节 轧制的基本概念与特点第二节 变形区主要参数第

9、三节 金属流动特征第四节 咬入及稳定轧制条件32讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助补充相关拓展知识。第三章 挤压第一节 挤压的基本概念与分类第二节 挤压条件与工艺特点第三节 影响挤压力的因素第四节 变形区材料流动分析32讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助补充相关拓展知识。第四章 拉拔第一节 拉拔概述第二节 拉拔时的应力应变第三节 拉拔力第四节 拉拔工艺分析32讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助补充相关拓展知识。第五章 锻造第一节 锻造的基本概念与分类第二节 自由锻工艺分析第三节 模锻工艺分析第四节 特种锻造32讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助补充相关拓展知识。第六章 冲压第一节 冲压的基本概

10、念与分类第二节 分离工序分析第三节 成形工序分析32讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助补充相关拓展知识。第七章 数值模拟技术原理第一节 有限元发展概况及应用第二节 有限元结构分析基本原理第三节 单元技术第四节 有限元热分析及热应力计算原理33讲授，推导，图片展示与课堂讨论；第八章 数值模拟技术应用第一节 成形模板均布载荷分析第二节 成形模具推杆受力分析第三节 热分析第四节 非线性分析124讲授，实际操作，图片及结果展示与课堂讨论；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：闭卷考试成绩构成：平时考查（出勤、课堂提问、讨论） 共30分；期末考试：70分教材，

11、参考书:1 谢水生，刘相华，有色金属材料的控制加工，长沙：中南大学出版社，20132 曾攀，有限元基础教程M.北京: 高等教育出版社,2009.大纲说明：本课程是一门专业基础课，适合于材料成形及控制工程专业。在工程技术领域的材料成形与控制过程中，材料形状与组织的控制是材料成形控制加工的根本。这其中包括挤压、拉拔、锻造、冲压等多种控制加工技术，涉及大量不同工艺条件下的材料流动及力学行为分析，对不同成形控制加工技术的全面理解和掌握是未来材料成形与控制工程专业技术人员开展工作的重要基础。本课程主要要求掌握控制加工的基本概念、现状及发展趋势，理解和掌握轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等为代表的控制加工技术

12、基本原理，以及相应的材料流动特征等工艺规律，同时初步掌握有限元分析的基本原理，能够运用模拟技术开展仿真分析，为同学们进一步的学习及走向实际工作岗位打下一个良好的工程基础。本课程要求学生具有良好的数学基础和物理知识，具有一定的材料科学基本概念和基础知识，课程强调应用所学习的基础理论和方法分析材料成形控制加工工艺过程，理解和认识典型控制加工工艺，掌握有限元分析的基本理论和建模分析方法等。编写教师： 编写教师签名： 责任教授签名： 开课学院教学副院长签名： Fundamentals of Control Engineering on Materials ProcessingCourse code:

13、100092215Course name: Fundamentals of Control Engineering on Materials ProcessingLecture Hours: 24Laboratory Hours: 8Credits: 2.0Term(If necessary):Prerequisite(s): noCourse Description:This course is to explore the fundamental of control engineering on materials processing and corresponding finite

14、element simulation technology. The fundamental of control engineering on materials processing include rolling, extrusion, forging, stamping and so on. The material flow character and processing control of different process will be discussed. Simulation technology focused on basic fundamental of fini

15、te element, the set up of stiffness matrix and solve technology will be introduced in detail and some practice example will be operated.Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:Develop mechanics models of control engineering on material processing by process characte

16、r analysis.Analyze material flow character of different forming process and choose optimized process parameter.Design forming process and choose corresponding equipment for the process.Use simulation technology to discuss and analysis the stress and strain distribution of typical processCourse Conte

17、nt:Lectures and Lecture Hours: Introduction2- Concept of control engineering on materials processing - Role of control engineering on materials processing- Development of control engineering on materials processingRolling 3- Concept of rolling- Parameter of rolling - Material flow of rolling- Condit

18、ion of rolling Extrusion 3- Concept of extrusion- Condition of extrusion- Influence factor of extrusion- Material flow of rolling4. Drawing 3- Concept of drawing- Stress and strain of drawing - Force of drawing- Process analysis of drawing Forging 3- Concept of forging- Hammer forging- Die forging- Special forging Stamping 3- Concept of stamping- Separation process- Forming process Fundamental of simulation 3- Development of simulation- Fundamental of simulation- Element technology- Thermo analysisLaboratories and Laboratory Hours:1. Uniformly distributed load simulation