МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ЗАДАНИЯ И ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
|
Чебоксары
2011
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Чувашский государственный педагогический университет
им. И. Я. Яковлева»
Кафедра «Пожарная безопасность»
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ЗАДАНИЯ И ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Для студентов специальности 280104.65
«Пожарная безопасность»
Чебоксары
2011
УДК 378(076):620.2
ББК 30.3я73
М 341
Материаловедение и технология материалов: Рабочая программа.
Задания и оценочные средства. Учебное пособие. Для студентов специаль-ности 280104.65 – «Пожарная безопасность» / сост. В. С. Антонов, Б. Г. Миронов. – Чебоксары : Чуваш. гос. пед. ун-т, 2011. – 74 с.
Печатается по решению учёного совета ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева».
Рецензенты:
Тимофеев И. А., доктор технических наук, профессор кафедры машиноведения ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»;
Семенов А. В., кандидат технических наук, доцент кафедры «Ремонт машин и технология конструкционных материалов» ФГОУ ВПО «Чуваш-ская государственная сельскохозяйственная академия».
Пособие разработано в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, а также согласно рабочей учебной программе дисциплины «Материаловедение и технология материалов» и предназначено для студентов специальности 280104.65 – «Пожарная безопасность».
Представлены рабочая программа, варианты заданий контрольной расчетно-графической работы с примерами их выполнения, примерные вопросы к защите.
Рассмотрены вопросы оценки напряженно-деформированного состояния в точках материалов и определения их физико-механических свойств в условиях нормальных температур. Дан анализ закономерностей ползучести, релаксации и длительной прочности материалов в условиях повышенных температур при пожаре.
Учебный материал данного пособия может быть весьма полезен различным категориям работников в области пожарной безопасности, в том числе и преподавателям.
© Антонов В. С., Миронов Б.Г., составление, 2011
© ГОУ ВПО «Чувашский государственный
педагогический университет им. И. Я. Яковлева», 2011
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА КУРСА «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ» 8
Раздел I. Материаловедение 8
Раздел II. Технология материалов 11
ВЫБОР ВАРИАНТА ЗАДАНИЯ, ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 13
Требования, предъявляемые к выполнению контрольной работы 14
Задание 1. НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ
СОСТОЯНИЯ В ТОЧКЕ МАТЕРИАЛА 16
Пример выполнения задания 1 20
Задание 2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
ПРИ НОРМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 25
Пример выполнения задания 2 29
Задание 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ 31
Пример выполнения задания 3 36
Задание 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ВЯЗКОУПРУГИХ МАТЕРИАЛОВ 41
Пример выполнения задания 4 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ» 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 53
ЛИТЕРАТУРА 71
Введение
Материаловедение и технология материалов является наукой о строении, свойствах и технологии создания материалов. Эта область знаний относится к числу основополагающих инженерных дисциплин, поскольку изготовление традиционных и разработка новых материалов, изучение их свойств и способы их обработки являются основой современного производства.
Достаточный уровень знаний в области материаловедения и технологии материалов является важнейшим показателем образованности инженера.
Знание свойств традиционных и вновь создаваемых материалов, особенностей их поведения при обычных температурах, а также при повышенных температурах в условиях пожара необходимо при проектировании и безопасной эксплуатации различных объектов.
Свойства материалов делятся на физические, химические, механические, технологические и специальные.
К механическим свойствам относятся: прочность материала (кратковременная и длительная), твердость, упругость, пластичность, вязкость, ползучесть, усталость, трещиностойкость, жаропрочность и др.
Знание качественных особенностей и количественных параметров, характеризующих механические свойства материалов в различных условиях, особенно важно для специалистов по пожарной безопасности.
Дисциплина «Материаловедение и технология материалов» преподается на всех инженерных факультетах технических ВУЗов.
В процессе изучения курса выполняется одна контрольная работа, состоящая из четырех заданий (расчетно-графических работ).
Поскольку многие физические, химические и специальные свойства материалов попутно изучаются в специальных дисциплинах, темы заданий данной контрольной работы посвящены в основном изучению механических свойств материалов в условиях обычных и повышенных температур:
1. Оценка параметров напряженно-деформированного состояния в точках материала при растяжении, сжатии, сдвиге и изгибе.
2. Расчет параметров упругих, пластических и прочностных свойств материалов при растяжении, сжатии и сдвиге по данным эксперимента.
3. Расчет параметров ползучести и длительной прочности металлов при повышенных температурах по данным эксперимента.
4. Расчет параметров ползучести, релаксации и длительной прочности вязкоупругих материалов по данным эксперимента.
Тематика заданий, с одной стороны, практически не дублирует лекционный материал, что важно для небольшого по объему курса (примерно 60 аудиторных часов), с другой стороны, достаточно подробно охватывает многие важные вопросы механического поведения материалов, в том числе и при пожаре, что особенно актуально при изучении дисциплин специальных кафедр.
Задания пособия носят явно выраженный расчетный характер, что позволит слушателям и курсантам не только лучше усвоить обширные сведения о строении, свойствах и технологии изготовления различных конструкционных материалов, но и самостоятельно проводить количественные оценки параметров основных законов их деформирования и условий разрушения.
Кроме того, данное пособие позволит студентам лучше усвоить темы практических лабораторных работ, являющихся важнейшей составляющей частью любого курса материаловедения.
В данном курсе выполняются как минимум четыре лабораторные работы по следующей примерной тематике:
1. Макроскопический и микроскопический анализ материалов.
2. Изучение упругих, пластических и прочностных свойств конструкционных материалов при растяжении, сжатии, сдвиге и изгибе.
3. Изучение характеристик твердости конструкционных материалов по Роквеллу, Виккерсу, Бринеллю, Шору и влияние на них различных режимов термообработки.
4. Изучение методов обнаружения дефектов изделий и конструкционных материалов с помощью приборов неразрушающего контроля.
Цель изучения курса – дать теоретические знания по строению материалов, их свойствам и технологии изготовления, а также выработать практические навыки использования данных материаловедения в технических задачах.
В результате изучения курса студент должен
знать:
- физико-механические свойства сплавов черных и цветных металлов и методы их определения, маркировку сплавов и область их применения;
- закономерности поведения материалов в обычных и особых условиях;
- технологические основы производства материалов и их обработки;
уметь:
- пользоваться технической документацией, содержащей сведения о материалах;
- оценивать возможность и целесообразность использования в технике современных материалов;
- количественно оценивать прочностные и другие физико-механи-ческие параметры материалов, используемых в промышленности, в том числе и на пожароопасных объектах;
иметь представление:
- о строении традиционных и современных материалов;
- о напряженно-деформированном состоянии в точках материала;
- о ползучести, релаксации и длительной прочности материалов в условиях нормальных и высоких температур;
- о методах экспериментального изучения свойств материалов и обнаружения дефектов при их изготовлении и эксплуатации.
Качество знаний и полученных навыков проверяется в конце курса на дифференцированном зачете. Примерный перечень вопросов к зачету дан в конце учебного пособия.
В приложении пособия представлены сведения о физико-механических свойствах и назначении некоторых конструкционных материалов (табл. 1—18).
При подготовке к сдаче зачета необходимо самостоятельно выполнить выданную контрольную работу и защитить ее, изучить теоретический материал по учебникам и пособиям, указанным в списке литературы, в соответствии с программой курса.
Особое внимание необходимо обратить на определения и физический смысл изучаемых явлений. Заучивать формулировки наизусть не следует, достаточно понять их смысл, а также уметь изложить суть определения или смысл формулы своими словами.