课程编号: 111M1012H |
课时: 60 |
学分: 4.0 |
课程属性: 专业核心课 |
主讲教师:李战华等 |
英文名称: The Measuremental Principles and Techniques in Experiments of Mechanics |
教学目的、要求
《力学实验原理与技术》是一门以实验为主的专业课程,内容涉及固体、流体力学中基本实验测量的原理及测量技术方法。通过对本课程的学习,使学生掌握力学的基本测量及正确处理实验数据的方法,培养动手操作能力,学会通过实验研究问题,体会实验在力学乃至物理学中的重要性。
预修课程
流体力学、固体力学、大学物理实验
教 材
本课程经过4年的教学,已经整理了《力学实验原理与技术课件》第七稿。2014 /15年中将进一步完善,增加习题。
主要内容
(细化到学时,明确学时分配与进度计划;标注“教学重点与难点”)
本课程分为理论课(42学时)和参观实习课(18学时),共计60学时。
理论课在怀柔校区授课,每周1次,每次3学时,共计14周。
参观力学所怀柔实验区和中关村实验室各1次,共6学时;实习课在力学所中关村实验室12学时。下面分别介绍理论课和参观实习课的教学安排:
1. 理论课(42学时,每周3学时);
第1章 绪 论 (2学时)
实验在学术研究中的地位,力学实验研究的特点和主要方法。
第2章 实验模拟准则 (3学时)
力学实验的相似准则,相似参数的推导,定理,相似参数的应用。重点掌握相似参数的推导。
第3章 误差、不确定度和数据处理 (4学时)
随机误差与系统误差,测量不确定度,有效数字,实验结果处理,特别是数字图像处理。重点掌握实验不确定度的评定。
第4章 固体力学实验技术 (6学时)
变形与位移测量,载荷测量。重点介绍光纤光栅测量方法、数字图像相关法。
第5章 材料的力学性能实验 (6学时)
材料的微结构表征、准静态单调加载、硬度实验、断裂、疲劳实验、动态测试实验、重点掌握材料的微结构表征及断裂、疲劳实验。
第6章 流体力学实验设备与测量技术 (12学时)
流体力学实验设备主要介绍风洞、水洞、水槽等。实验显示技术,流速测量技术(PIV,LDV等),温度场、浓度场、密度场测量技术(TLC, LIF等),表面形貌测量。
第7章 高速空气动力学实验设备 (4学时)
空气动力学实验设备,超声速风洞,高超声速激波管风洞。掌握高超声速风洞实验模拟的主要困难及解决方法。
第8章 高速空气动力学实验测量技术 (5学时)
流场显示技术,速度测量,压力分布测量,天平测力技术。
2. 参观与实习(18学时,参观6学时,实习课12学时);
参观力学所中关村5个实验室,力学所怀柔实验区的高超实验风洞、高铁动模型实验平台等;
实习课在力学所中关村的9个实验室进行,安排了14个实习题目。学生分为6人一组,任选其中一个实习课题:
课题1 超声速流场显示
课题2 高超声速气动特性测试
课题3 激波风洞流场速度剖面测量
课题4 音速喷管流量计流量标定实验研究
课题5 高温燃气状态调试
课题6 原油/水两相乳化液流变学特定研究
课题7 两相流流型观察与压降测量
课题8 波浪场速度测量
课题9 水槽流动PIV测量
课题10 金属材料微结构表征与力学性能测量
课题11 304不锈钢的微观结构表征与力学性能测量
课题12 金属压缩材料试验
课题13 7075铝合金动态力学性能研究
课题14 薄膜制备及性能测试
教学手段与方法:
理论课以授课为主,并辅以多媒体教学,授课时间约占60%。课程安排学生去研究所参观,并进入实验室实习,实习时间占40%。实习课题由研究所科研人员提出,与前沿科研项目相关,便于学生尽早掌握前沿科研实验技术。
考核方式:
学生经过12学时的实习,要求撰写实习报告,由实习课指导教师评分,占总成绩40分;期末笔试考试,占总成绩60分。
参考文献
[1] Cameron Tropea et al, 《Handbook of Experimental Fluid Mechanics》,Springer,2007;
[2] 陈克诚,《流体力学实验技术》,机械工业出版社,北京,1984
[3] 朱仁庆等,《实验流体力学》,国防工业出版社, 2005
[4] William N. Sharpe, Jr,《Handbook of Experimental Solid Mechanics》,Springer, 2008
[5] 《Handbook Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation》,ASM,2000
[6] 殷纯永,《现代干涉测量技术》,天津大学出版社,1999
[7] 李桂春,《风洞实验光学测量方法》,国防工业出版社,2008
[8] M.A. Meyers, K.K. Chawla,《金属力学原理及应用》,(程莉、杨卫译)高等教育出版社,1992
[9] 袁希光,《传感器技术手册》,国防工业出版社,1986
[10] 张泰华编著. 《微/纳米力学测试技术及其应用》,机械工业出版社,2004
[11] 李战华,吴健康,胡国庆,胡国辉编著,《微流控芯片中的流体流动》,科学出版社,2012
[12] 尹协振,续伯钦,张寒虹编著,《实验力学》,高等教育出版社,2012.
[13] S.Tavoulairis, 《Measurent in Fluid Mechanics》, Cambridge Press, 2005.
[14] 张天军,韩江水,屈钧利,《实验力学》,西北工业大学出版社,2008.