高应变率下的材料----教学大纲

《高应变率下的材料》课程教学大纲
课程代码：050242005
课程英文名称：Materials under high strain rate
课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0
适用专业：金属材料工程专业
大纲编写（修订）时间：2017.11
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
高应变率下的材料是金属材料工程专业的专业课，选修。

作为兵工特色的院校，学生毕业分配时会直接面对许多兵工企业和研究所，而陆装研究和生产与高应变率下的材料，即装甲防护和反装甲防护息息相关。

本课程在教学内容方面除了基本知识外，使学生了解装甲防护和穿甲机理的基本知识、新工艺、新进展，使学生能够更新观念、发展主观能动性，拓宽视野，为以后的兵工生产和研究提前做好准备。

通过本课程的学习使学生达到以下要求：
1.了解不同厚度规格、不同硬度的装甲对抗弹性能的要求；
2.不同硬度、不同厚度规格的装甲材料在高应变率下的微结构演化特征；
3.高应变率下材料行为的力学研究方法；
4.高速切削中的高应变率行为；
5.爆炸焊接中的高应变率行为及微结构演化；
6.绝热剪切现象的研究现状；
7.复合装甲的应用。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1.基本知识：掌握高应变率下材料的微结构演化和绝热剪切的特点、分类，对材料动态性能的影响及其应用。

2.基本理论和方法：掌握不同厚度规格的韧脆性穿甲的微观结构演化特征；不同厚度规格的装甲钢的防护性能的国军标；绝热剪切的基本理论和应用；高速切削中的高应变率现象；爆炸焊接中的高应变率行为和微结构演化；复合装甲的结构和防护特点
3.基本技能:初步具有关注和汲取学科领域新知识的能力；初步具备阅读和理解材料科学与工程专业领域文献的能力
（三）实施说明
1.教学方法：本课以讲座为主要的授课方式，不局限于教材，注意充实新内容，拓宽知识面，激发学生学习热情和信心，提高学生的创新能力。

上课时多提问，布置课后思考题，适当开展课堂讨论按照素质教育的要求，大纲实施中要注意教授学生学会分析、解决问题的方法处理好重点与难点，将各种分析方法的实际应用纳入教学过程。

在教学方法上，要注意现代教学手段与理念的应用，教与学的互动，做到讲授、讨论有机结合。

2．教学手段：本课程属于专业选修课，在教学中采用板书、电子教案、多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

（四）对先修课的要求
本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。

本课程主要的先修课程有：材料科学与
工程、材料力学、现代材料研究方法、钢铁及合金、材料强化理论、复合材料
（五）对习题课、实验环节的要求
1．对重点、难点章节（如：靶板的相对厚度、绝热剪切理论等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。

2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉标准、规范等的作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。

学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。

3．安排大作业，大作业成绩作为平时成绩的一部分。

5．本课程的课程设计单独设课，单独考核，具体要求参见相应的课程设计教学大纲。

（六）课程考核方式
1.考核方式：考查
2．考核目标：在考核学生对基本知识掌握的基础上，重点考核学生对材料学的理解、
以及基本的分析能力、解决问题的能力。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占30%，期末考核成绩占70%。

（七）参考书目
《冲击动力学进展》王礼立……中国科学技术大学大学出版社，1992
《穿甲工程力学》赵国志等……兵器工业出版社，1992
《高应变率下的材料》李永池等……中国科学技术大学出版社，1999
二、中文摘要（标题黑体4号）
高应变率下的材料是材料专业学生的选修课。

本课程中介绍了装甲防护方面的一些基本概念（如靶板厚度的定义），应用；指出了不同硬度、不同厚度规格的装甲钢的防护性能指标，及其在高速侵彻即穿甲作用下的微观结构演化的特征，重点阐述绝热剪切发生的力学模型和材料学研究，介绍了复合装甲和新型装甲的发展。

介绍了在材料研究和制备等各个领域的最新进展，使学生了解装甲材料的未来发展趋势，激发学生学习材料学的兴趣并掌握基本的研究方法。

三、课程学时分配表（标题黑体4号）
四、教学内容及基本要求（标题黑体4号）
第1部分装甲防护的基本概念及应用
总学时2 学时讲课2 学时实验0 学时上机0学时
具体内容：
装甲防护的兴起与发展
装甲防护的应用
装甲靶板厚度的定义
装甲材料的制备、加工与处理
重点：
装甲靶板厚度的定义
难点：
装甲靶板厚度的定义
习题内容：
思考题、综述题、问答题类型
第2部分韧性穿甲的微观结构演化特征
总学时2 学时讲课2 学时实验0 学时上机0 学时
具体内容：
未穿孔的韧性装甲钢板的微结构特征
穿孔的韧性装甲板弹孔周围的微结构特征
重点：
弹孔周围的四个区域：熔化快凝层、再结晶变形层、变形层和基体层习题内容：
思考题：穿甲过程中的温度到底多高？如何推理？
第3部分脆性穿甲的微结构演化
总学时2 学时讲课2 学时实验0 学时上机0 学时
具体内容：
中硬度薄板的硬度范围
中硬度薄板的厚度范围
常规中硬度板的防护性能的检测方法和标准
中硬度板穿甲过程中冲击波的作用
中硬度薄板中绝热剪切的形成与特征
中硬度中厚板中绝热剪切的形成与特征
重点：
常规中硬度板的防护性能的检测方法和标准
习题内容：
思考题：为什么薄板穿甲的验收标准采用安全距离而中厚板穿甲的验收标准为安全角？
第4部分绝热剪切研究
总学时4 学时讲课4 学时实验0 学时上机0 学时
具体内容：
绝热剪切现象的发现和发展
绝热剪切的力学研究
绝热剪切的材料学研究
绝热剪切与靶板宏观破坏之间的联系
重点：
绝热剪切的材料学研究
习题内容：
思考题：绝热剪切带形成的材料学机理
第5部分复合装甲和反应装甲研究
总学时2 学时讲课2 学时实验0 学时上机0 学时具体内容：
复合装甲的应用及研究
重点：
主战坦克前装甲介绍
习题内容：
第6部分绝热剪切研究方法—霍普金森加载技术总学时2 学时讲课2 学时实验0 学时上机0 学时具体内容：
介绍一维霍普金森加载技术
重点：
一维霍普金森加载原理
思考题：如何在固定速率冲击中实现不同加载速率？
第七部分绝热剪切的应用--高速切削和爆炸焊接
总学时2 学时讲课2 学时实验0 学时上机0 学时具体内容：
高速切削中的绝热剪切现象
爆炸焊接技术
重点：
爆炸焊接中的微结构演化。