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力学实验原理与技术  111M1012H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:李战华等
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.

授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教1-009
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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