《智能材料 第2版》 教案大纲

PAGE4PAGE3智能材料课程教学大纲英文名称：SmartMaterials课程编码：xxxxxx学时：32 学分：2.0开课学期：第六学期课程性质：专业选修课课程类别：理论课先修课程：材料力学、土木工程材料适用专业：土木工程、机械工程、材料工程等课程教学目标通过本课程的理论教学、项目训练，使学生具备下列能力：了解智能材料和结构的发展、分类、构成、特性和应用。掌握典型智能材料（如形状记忆合金、压电复合材料、电磁流变体、智能纤维材料、智能高分子材料等）的工作原理和力学特性。掌握材料和结构实现智能化的设计思想、表征方法和用途二、课程的基本内容1、绪论教学目标：使学生了解智能材料概念的来源；掌握智能结构的工作原理；了解智能材料的主要发展趋势；掌握智能材料的内涵和定义；从仿生学的观点出发，了解智能材料内部应具有或部分具有的智能特性；了解智能材料模仿生命系统的感知和驱动功能应该具有的耗散结构与材料的内禀特性；掌握智能材料的分类；了解几种智能材料的基本组元；了解智能材料和结构的应用前景及发展趋势。本章主要内容：1.1智能材料的发展1.2智能结构1.3智能材料的内涵和定义1.4耗散结构与材料的内禀特性1.5材料的智能化1.6智能材料和结构的应用前景及发展趋势本章重难点：智能结构的工作原理智能材料的内涵和定义智能材料的分类。2、形状记忆合金教学目标：使学生了解形状记忆合金的发展过程；掌握形状记忆合金的机理；掌握形状记忆合金的四种本构关系，能够根据实际工程的特点选用合理的本构关系进行分析，掌握各本构关系的优缺点及适用性。本章主要内容：2.1形状记忆合金的发展和机理2.2形状记忆合金的本构关系2.3形状记忆合金的应用本章重难点：形状记忆合金的机理形状记忆合金的四种本构关系以及各本构关系的优缺点、适用性3、压电复合材料教学目标：使学生了解压电复合材料的研究进展和制造方法；掌握压电复合材料的定义、分类和性能特点；掌握压电效应与压电方程；了解压电材料的结构和机理，并能结合压电材料的工作机理分析新型压电复合材料的性质。本章主要内容：3.1压电复合材料研究概况3.2压电效应及压电复合材料基本理论本章重难点：压电复合材料的定义、分类和性能特点压电效应与压电方程4、电磁流变体教学目标：使学生了解电流变液机理的研究进展；掌握电流变效应及其影响因素；掌握电流变液屈服应力形成机制与结构演化；掌握磁流变形的组成和效应特征；了解磁流变体的宏观和微观力学模型；掌握电、磁流变液的力学特性；了解电流变液和磁流变液的发展和应用。本章主要内容：4.1电流变体研究概况4.2电流变液的性能研究4.3磁流变液4.4电、磁流变液的力学特性4.5电流变液及磁流变液的应用本章重难点：1.电流变效应及其影响因素2.电流变液屈服应力形成机制与结构演化3.磁流变形的组成和效应特征4.电、磁流变液的力学特性5、智能纤维材料教学目标：使学生了解纤维材料的发展过程；掌握智能纤维材料的常见种类和特点，结构的工作原理，了解智能材料的主要发展趋势；了解基于光纤传感技术的土木工程结构健康监测。本章主要内容：5.1导电纤维5.2感应（介电质）性纤维材料5.3光纤及光纤传感技术5.4光纤智能复合材料的研究5.5基于光纤传感技术的土木工程结构健康监测5.6形状记忆纤维5.7变色纤维5.8调温纤维5.9智能抗菌纤维本章重难点：1.智能纤维材料的常见种类和特点，结构的工作原理2.基于光纤传感技术的土木工程结构健康监测6、智能高分子材料教学目标：使学生了解智能高分子材料的功能和类别；掌握智能高分子材料的设计原理及合成方法；了解医用智能高分子材料；智能高分子材料的应用展望。本章主要内容：6.1高分子材料的智能性6.2智能高分子材料的设计原理及合成方法6.3医用智能高分子材料6.4智能高分子材料应用与开发本章重难点：智能高分子材料的设计原理及合成方法7、其他传感元件教学目标：使学生了解电阻应变丝在智能结构中的应用，并掌握电阻应变丝的工作原理；掌握智能结构中电阻应变丝的选择原则，了解电阻丝与复合材料结构的耦合研究，了解智能结构中电阻应变丝的补偿技术；了解碳纤维复合材料的研究和应用概况；掌握智能无机非金属高分子复合材料及其应用。本章主要内容：7.1电阻应变丝的研究7.2碳纤维复合材料7.3智能无机非金属高分子复合材料及其应用7.4二氧化钒智能窗7.5半导体材料7.6疲劳寿命丝(箔)本章重难点：电阻应变丝的工作原理智能结构中电阻应变丝的选择原则智能无机非金属高分子复合材料及其应用8、智能混凝土教学目标：使学生掌握智能混凝土的定义；了解智能混凝土的研究现状和发展趋势；掌握压敏性和温敏性智能混凝土的感应原理；掌握温度自调节混凝土的工作原理；了解仿生自愈合水泥砂浆的研究现状和发展方向。本章主要内容：8.1智能混凝土发展概况8.2智能混凝土的智能特性本章重难点：1.压敏性和温敏性智能混凝土的感应原理2.温度自调节混凝土的工作原理9、结构控制教学目标：使学生掌握结构控制的概念和分类；了解新智能材料在结构控制领域中的应用；掌握形状记忆合金在结构控制中的应用；掌握隔震器和消能器的概念，了解现有隔振器和效能器的种类。本章主要内容：9.1结构控制概念简介9.2形状记忆合金在结构控制中的运用9.3隔震器和消能器本章重难点：1.形状记忆合金在结构控制中的应用2.隔震器和消能器的概念及种类10、智能橡胶与智能弹性体教学目标：使学生掌握智能橡胶的概念和实现橡胶智能化的手段；了解智能橡胶材料和制品的种类和研究进展；掌握智能弹性体的概念；了解D-智能弹性体和Sh-智能弹性体各有哪些种类。本章主要内容：10.1智能橡胶10.2智能橡胶材料及制品的最新进展10.3智能弹性体10.4S-智能弹性体10.5D-智能弹性体10.6Sh-智能弹性体本章重难点：1.实现橡胶智能化的手段2.智能弹性体的概念及种类11、建筑智能化技术教学目标：使学生了解智能材料在建筑工程中应用；掌握装配式建筑的概念，结合我国的发展近况思考装配式建筑在我国的发展方向；掌握BIM在工程各个阶段的应用价值；掌握被动式建筑的概念，了解中国被动式建筑的发展模式和方向；掌握智能建造的概念，并了解智能建造在国内的发展。本章主要内容：11.1智能材料在建筑中的应用11.2装配式建筑的应用11.3智能化软件-BIM11.4被动式建筑的发展和应用11.5智能建造本章重难点：1.BIM在工程各个阶段的应用价值2.被动式建筑、智能建造三、教学安排讲课内容学时讲课实验项目1绪论2//2形状记忆合金2//3压电材料2//4电磁流变体4//5智能纤维材料2//6智能高分子材料2//7其他传感元件2//8智能混凝土2//9结构控制4//10智能橡胶与智能弹性体2//11建筑智能化技术4//12项目式大作业//4合计32四、教学方法1、课堂教学以多媒体、板书为主，辅之教学软件进行随堂讨论与测试；2、课程项目设计以分散设计为主，同时安排集中设计并答疑。五、教学目标达成度评价教学目标1、2主要通过闭卷考试评价；教学目标3主要通过课程项目设计评价。六、成绩评定课程成绩包括三个部分，分别为平时表现、项目式大作业和结课考试。具体要求及成绩评定方法如下：平时表现：采用扣分制，无故缺勤一次扣2分，旷课累计3次及以上者取消课程考核资格，本课程成绩按0分计；2、项目式大作业：课程项目成绩占总成绩的30%。成绩由两部分组成：第一部分是根据设计书质