《材料科学与工程基础实验Ⅱ》教学大纲
一、课程基本信
课程代码：CH010034B课程性质：必修课
课程名称：材料科学与工程基础实验Ⅱ 学时/学分：45/1.5
英文名称：Experimentof materials science and engineering foundations Ⅱ
考核方式：实验报告
选用教材：自编
先修课程：《材料工程基础》、《粉体科学与工程基础》
大纲执笔人：刘开伟、李萍
适用专业：无机非金属材料工程 大纲审核人：吴修胜
二、课程教学目标
《材料工程基础实验》是配合《材料工程基础》和《粉体科学与工程基础》等课程的理论教学而设置的实践性教学环节。通过本课程综合实验的学习，使学生加深对材料工程中的基本概念和有关理论知识的理解，了解粉体工程、流体流动过程、传热过程，掌握实验仪器的特点、性能和基本操作，了解仪器常见故障的判断和处理方法，加深对材料工程基本知识的理解；提高学生联系实际分析问题和解决问题的能力，培养学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度，为未来的科学研究及实际工作打下良好的基础。
掌握超细粉末加工技术与原理，能根据细度要求选择加工设备，制备粉体；
能够分析粉末加工特性对粉体物性的影响，并对粉体的物性进行测量；
掌握各种粒度的测量技术，能根据不同粉体的特性设计并选择不同的粒度测量方法
掌握直管摩擦系数λ和局部阻力系数ζ的测定，能够分析沿程阻力系数与雷诺数Re和管内粗糙度的关系；
能够利用ANSYS软件对简单流体问题建立模型，并进行分析；
掌握保温材料的选择对导热系数的影响，能够制备相关的复合保温板；
掌握平板法测定不良导热材料导热系数方法，能够对制备的保温板进行性能测试；
能够结合实际工程，建立模型并分析边界条件对导热模型建立的影响，利用ANSYS建立数学模型，进行流体传热问题的求解。
三、实验教学目标
实验 | 实验教学目标 |
粉体综合实验 | 1．掌握超细粉末加工技术与原理，能根据细度要求选择加工设备; 2．能够分析粉末加工特性对粉体物性的影响，并对粉体的物性进行测量; 3.能根据不同粉体的特性设计并选择不同的粒度测量方法 |
流体综合实验 | 4．能够分析沿程阻力系数与雷诺数Re和管内粗糙度的关系 5.能够利用ANSYS软件对简单流体问题建立模型，并进行分析 |
传热综合实验 | 6.掌握平板法测定不良导热材料导热系数方法，能够对制备保温板进行性能测试 7.能够结合实际工程，分析边界条件对导热模型建立的影响 8.利用ANSYS建立数学模型，进行流体传热问题的求解 |
四、课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 | 指标点 | 课程教学目标 | 实验目标 |
5使用现代工具 | 能够针对复杂工程问题，开发、选择、使用计算机软件与现代工程工具，对复杂工程问题建立模型并进行预测与模拟 | 5.能够利用ANSYS软件对简单流体问题建立模型，并进行分析 8.能够结合实际工程，建立模型并分析边界条件对导热模型建立的影响，利用ANSYS建立数学模型，进行流体传热问题的求解。 | 1-8 |
五、“立德树人”育人内涵
培养学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度，树立严格的“质与量”的观点，使理论教学与实践紧密结合，项目实施过程中培养学生工程师理应具备的职业道德、职业素养。
六、教学基本内容
序号 | 实验名称 | 实验内容 |
实验1 | 筛分法测粉末粒度分布 | 选择不同的样品，进行破碎、磨矿并采用筛分法进行细度测试； 分析磨矿时间和细度之间的关系。 |
实验2 | 选择不同的样品，进行磨矿并采用激光粒度仪进行细度测试； 分析不同细度测试方法的异同点。 | |
实验3 | 粉体颗粒比表面积的测量 | 采用勃氏法测定不同粉体的比表面积。 |
实验4 | 粉体综合特性测试 | 测定粉体的振实密度、松装密度、安息角、平板角、分散度等项目，并计算差角、空隙率压缩度（压缩率）、流动性指数等项目 |
实验5 | 流体阻力系数的测定 | 阀门、管件的局部阻力系数ζ测定； 摩擦系数λ与雷诺数Re的关系 |
实验6 | 圆管内层流流动的模拟 | 模拟流体层流的流动状态 |
实验7 | ANSYS多相流分析 | 水-空气混合物管道的两相流稳态分析 |
实验8 | 具有不同保温性能保温板的制备 | 不同保温材料的导热系数比较； 保温板的制备； |
实验9 | 稳态平板法测定建筑材料导热系数 | 建筑材料导热系数测定； 导热系数与温差、试件参数的关系 |
实验10 | 基于ANSYS的保温空心砌块孔型优化设计 | 不同空心砌块的传热模型建立。 |
七、建议教学进度
《材料科学与工程基础实验Ⅰ》课程总学时：45 其中实践：45
序号 | 主要内容 | 学时 |
1 | 筛分法测粉末粒度分布 | 4学时 |
2 | 激光粒度仪测定粉末粒度分布 | 4学时 |
3 | 粉体颗粒比表面积的测量 | 4学时 |
4 | 粉体综合特性测试 | 3学时 |
5 | 流体阻力系数的测定 | 4学时 |
6 | 圆管内层流流动的模拟 | 5学时 |
7 | ANSYS多相流分析 | 6学时 |
8 | 具有不同保温性能保温板的制备 | 4学时 |
9 | 稳态平板法测定建筑材料导热系数 | 5学时 |
10 | 基于ANSYS的保温空心砌块孔型优化设计 | 6学时 |
合计学时 | 共45学时 | |
八、教学方法
1．学生在实验前必须认真预习实验指导书，弄清实验目的，基本原理及操作要求。
2．学生在实验中应随时作好记录，并及时填写实验指导书的表格。
3．指导教师对每组学生所用仪器及卫生进行检查，确认完好后方可离开。
4．实验单独记入成绩册。每个试验结束后，通过技能测试完成对该实验的考核，学期末综合所有实验成绩给出最后的成绩。
九、考核方式/内容
出勤，预习，操作和书写实验报告
十、成绩评定方式
预习部分20%+实验过程40%+数据处理与结果分析30%+思考题10%
序号 | 内 容 | 要 求 | 记分 | |
预习部分 （20分） | 1 | 实验名称 | 正确无误 | 2 |
2 | 实验目的 | 目的明确、清晰 | 5 | |
3 | 实验仪器 | 仪器名称、型号规格记录完整正确 | 3 | |
4 | 实验原理 | 叙述简洁完整，依据正确，简明扼要，重点突出 | 5 | |
5 | 实验内容与步骤 | 内容清楚，步骤简洁明确，顺序正确 | 5 | |
实验过程 （40分） | 6 | 实验操作与数据记录 | 按时到场签到-10分 具体操作技能-20分 数据记录真实、清楚、无涂改-10分 | 40 |
数据处理与结果分析 （30分） | 7 | 数据处理 | 有数据处理的主要过程---10分； 按实验要求处理数据（作图法处理数据的用坐标纸或用计算机作图打印，并裁剪、粘贴在报告纸的数据处理部分)---10分； | 20 |
8 | 结果与分析 | 有明确的结果或结论报告，对结果进行了分析（5分） 结果或结论报告的形式正确无误，分析简洁、明确、合理，语言组织恰当（5分）。 | 10 | |
思考题 （10分） | 9 | 思考题 | 答案正确与否（0-10分） | 10 |
有以下情形的，实验报告成绩记零分： ①实验数据记录必须有指导教师的现场签字才有效，无指导教师签字的数据记录为无效记录，相应实验报告不予批改，该次实验成绩计零分。 ②不用自己的原始记录数据，抄袭他人的处理过程和结果，一经发现，该实验报告成绩记零分。 | ||||
十一、教学参考书
[1]廖其龙,吕淑珍,张礼华.材料工程基础实验[M].化学工业出版社，2013.
[2]武汉大学化学与分子科学学院实验中心．化工基础实验[M]．武汉大学出版社，2003
