PAGE4PAGE3智能材料課程教學大綱英文名稱：SmartMaterials課程編碼：xxxxxx學時：32 學分：2.0開課學期：第六學期課程性質：專業選修課課程類別：理論課先修課程：材料力學、土木工程材料適用專業：土木工程、機械工程、材料工程等課程教學目標通過本課程的理論教學、項目訓練，使學生具備下列能力：了解智能材料和結構的發展、分類、構成、特性和應用。掌握典型智能材料（如形狀記憶合金、壓電復合材料、電磁流變體、智能纖維材料、智能高分子材料等）的工作原理和力學特性。掌握材料和結構實現智能化的設計思想、表征方法和用途二、課程的基本內容1、緒論教學目標：使學生了解智能材料概念的來源；掌握智能結構的工作原理；了解智能材料的主要發展趨勢；掌握智能材料的內涵和定義；從仿生學的觀點出發，了解智能材料內部應具有或部分具有的智能特性；了解智能材料模仿生命系統的感知和驅動功能應該具有的耗散結構與材料的內稟特性；掌握智能材料的分類；了解幾種智能材料的基本組元；了解智能材料和結構的應用前景及發展趨勢。本章主要內容：1.1智能材料的發展1.2智能結構1.3智能材料的內涵和定義1.4耗散結構與材料的內稟特性1.5材料的智能化1.6智能材料和結構的應用前景及發展趨勢本章重難點：智能結構的工作原理智能材料的內涵和定義智能材料的分類。2、形狀記憶合金教學目標：使學生了解形狀記憶合金的發展過程；掌握形狀記憶合金的機理；掌握形狀記憶合金的四種本構關系，能夠根據實際工程的特點選用合理的本構關系進行分析，掌握各本構關系的優缺點及適用性。本章主要內容：2.1形狀記憶合金的發展和機理2.2形狀記憶合金的本構關系2.3形狀記憶合金的應用本章重難點：形狀記憶合金的機理形狀記憶合金的四種本構關系以及各本構關系的優缺點、適用性3、壓電復合材料教學目標：使學生了解壓電復合材料的研究進展和制造方法；掌握壓電復合材料的定義、分類和性能特點；掌握壓電效應與壓電方程；了解壓電材料的結構和機理，并能結合壓電材料的工作機理分析新型壓電復合材料的性質。本章主要內容：3.1壓電復合材料研究概況3.2壓電效應及壓電復合材料基本理論本章重難點：壓電復合材料的定義、分類和性能特點壓電效應與壓電方程4、電磁流變體教學目標：使學生了解電流變液機理的研究進展；掌握電流變效應及其影響因素；掌握電流變液屈服應力形成機制與結構演化；掌握磁流變形的組成和效應特征；了解磁流變體的宏觀和微觀力學模型；掌握電、磁流變液的力學特性；了解電流變液和磁流變液的發展和應用。本章主要內容：4.1電流變體研究概況4.2電流變液的性能研究4.3磁流變液4.4電、磁流變液的力學特性4.5電流變液及磁流變液的應用本章重難點：1.電流變效應及其影響因素2.電流變液屈服應力形成機制與結構演化3.磁流變形的組成和效應特征4.電、磁流變液的力學特性5、智能纖維材料教學目標：使學生了解纖維材料的發展過程；掌握智能纖維材料的常見種類和特點，結構的工作原理，了解智能材料的主要發展趨勢；了解基于光纖傳感技術的土木工程結構健康監測。本章主要內容：5.1導電纖維5.2感應（介電質）性纖維材料5.3光纖及光纖傳感技術5.4光纖智能復合材料的研究5.5基于光纖傳感技術的土木工程結構健康監測5.6形狀記憶纖維5.7變色纖維5.8調溫纖維5.9智能抗菌纖維本章重難點：1.智能纖維材料的常見種類和特點，結構的工作原理2.基于光纖傳感技術的土木工程結構健康監測6、智能高分子材料教學目標：使學生了解智能高分子材料的功能和類別；掌握智能高分子材料的設計原理及合成方法；了解醫用智能高分子材料；智能高分子材料的應用展望。本章主要內容：6.1高分子材料的智能性6.2智能高分子材料的設計原理及合成方法6.3醫用智能高分子材料6.4智能高分子材料應用與開發本章重難點：智能高分子材料的設計原理及合成方法7、其他傳感元件教學目標：使學生了解電阻應變絲在智能結構中的應用，并掌握電阻應變絲的工作原理；掌握智能結構中電阻應變絲的選擇原則，了解電阻絲與復合材料結構的耦合研究，了解智能結構中電阻應變絲的補償技術；了解碳纖維復合材料的研究和應用概況；掌握智能無機非金屬高分子復合材料及其應用。本章主要內容：7.1電阻應變絲的研究7.2碳纖維復合材料7.3智能無機非金屬高分子復合材料及其應用7.4二氧化釩智能窗7.5半導體材料7.6疲勞壽命絲(箔)本章重難點：電阻應變絲的工作原理智能結構中電阻應變絲的選擇原則智能無機非金屬高分子復合材料及其應用8、智能混凝土教學目標：使學生掌握智能混凝土的定義；了解智能混凝土的研究現狀和發展趨勢；掌握壓敏性和溫敏性智能混凝土的感應原理；掌握溫度自調節混凝土的工作原理；了解仿生自愈合水泥砂漿的研究現狀和發展方向。本章主要內容：8.1智能混凝土發展概況8.2智能混凝土的智能特性本章重難點：1.壓敏性和溫敏性智能混凝土的感應原理2.溫度自調節混凝土的工作原理9、結構控制教學目標：使學生掌握結構控制的概念和分類；了解新智能材料在結構控制領域中的應用；掌握形狀記憶合金在結構控制中的應用；掌握隔震器和消能器的概念，了解現有隔振器和效能器的種類。本章主要內容：9.1結構控制概念簡介9.2形狀記憶合金在結構控制中的運用9.3隔震器和消能器本章重難點：1.形狀記憶合金在結構控制中的應用2.隔震器和消能器的概念及種類10、智能橡膠與智能彈性體教學目標：使學生掌握智能橡膠的概念和實現橡膠智能化的手段；了解智能橡膠材料和制品的種類和研究進展；掌握智能彈性體的概念；了解D-智能彈性體和Sh-智能彈性體各有哪些種類。本章主要內容：10.1智能橡膠10.2智能橡膠材料及制品的最新進展10.3智能彈性體10.4S-智能彈性體10.5D-智能彈性體10.6Sh-智能彈性體本章重難點：1.實現橡膠智能化的手段2.智能彈性體的概念及種類11、建筑智能化技術教學目標：使學生了解智能材料在建筑工程中應用；掌握裝配式建筑的概念，結合我國的發展近況思考裝配式建筑在我國的發展方向；掌握BIM在工程各個階段的應用價值；掌握被動式建筑的概念，了解中國被動式建筑的發展模式和方向；掌握智能建造的概念，并了解智能建造在國內的發展。本章主要內容：11.1智能材料在建筑中的應用11.2裝配式建筑的應用11.3智能化軟件-BIM11.4被動式建筑的發展和應用11.5智能建造本章重難點：1.BIM在工程各個階段的應用價值2.被動式建筑、智能建造三、教學安排講課內容學時講課實驗項目1緒論2//2形狀記憶合金2//3壓電材料2//4電磁流變體4//5智能纖維材料2//6智能高分子材料2//7其他傳感元件2//8智能混凝土2//9結構控制4//10智能橡膠與智能彈性體2//11建筑智能化技術4//12項目式大作業//4合計32四、教學方法1、課堂教學以多媒體、板書為主，輔之教學軟件進行隨堂討論與測試；2、課程項目設計以分散設計為主，同時安排集中設計并答疑。五、教學目標達成度評價教學目標1、2主要通過閉卷考試評價；教學目標3主要通過課程項目設計評價。六、成績評定課程成績包括三個部分，分別為平時表現、項目式大作業和結課考試。具體要求及成績評定方法如下：平時表現：采用扣分制，無故缺勤一次扣2分，曠課累計3次及以上者取消課程考核資格，本課程成績按0分計；2、項目式大作業：課程項目成績占總成績的30%。成績由兩部分組成：第一部分是根據設計書質