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課程概述
「複合材料設計與成型」是課程團隊將長期承擔教學任務的三門線下專業主幹課程「複合材料學」、「複合材料結構設計原理」、「複合材料成型工藝」內容進行知識碎片化梳理、重構和有機融合，精心打造的一門全新MOOC。該課程入選2020年湖南省線上一流本科課程（精品在線開放課程）。課程內容涵蓋了複合材料專業基礎課程的主要知識體系，覆蓋面廣，由基礎到理論再到應用，層層遞進，環環相扣，特別適合廣大學習者在有限時間內通過自學較系統和全面地掌握複合材料領域核心專業知識，能為未來從事複合材料領域的工程實踐、科學研究和繼續深造奠定良好基礎。
通過這門課程的學習，同學們將能回答「什麼是複合材料？如何設計、製造和使用複合材料?」的問題。課程內容均經過課程團隊專家教授精心設計和挑選，理論聯繫實際、深入淺出，重視案例運用，同時在課程中拓展融入了學科領域最新的技術進展和研究成果，增大了在線教學的信息量和時效性。
課程團隊選取工程實踐中複合材料典型應用案例，配套本課程開發了虛擬仿真實驗項目《戰機複合材料構件制備與損傷修復虛擬仿真實驗》（入選2020年國家級虛擬仿真實驗一流課程），通過課程公告形式發佈提供給學習者，使大家能身臨其境地體驗複合材料從設計、選材、成型到修復的全過程，彌補了線上課程缺少實踐環節的不足。
授課老師精心組織教學語言，使整個講授過程既簡潔嚴謹又不失通俗易懂。課件採用中英文雙語對照形式，利於同學們盡早掌握專業詞彙。課程在傳授知識的同時，注重融入思政元素，培養學習者的科學思維和解決複雜工程問題的能力。
主要內容：課程上篇（基礎）—複合材料的概念與原理，主要講授複合材料的基本概念和原理，包括複合材料的定義與分類、復合原理、增強材料、聚合物基複合材料、陶瓷基複合材料和金屬基複合材料等主要內容；課程中篇（理論）—複合材料結構設計原理，主要講授複合材料結構設計的基本假設與方法、應力-應變關係、單向板及層合板的剛度與強度（經典層合板理論）、複合材料細觀力學、複合材料結構分析（複合材料結構控制方程、複合材料一維受力構件、複合材料梁）等內容；課程下篇（應用）—複合材料成型工藝，主要講授複合材料手糊成型、RFI、RTM、VIMP、拉擠、纏繞、模壓等工藝的基本原理、技術進展和典型應用等內容。
國防科技大學是國內首批建立複合材料專業和培養學生的單位，主講教師均為長期從事複合材料領域教學科研的一線教師，在複合材料專業課教學方面積累了豐富經驗，所講課程多次獲校、院優質課程評價，課程團隊老師多次獲省、校級教學比賽一、二等獎和省部級教學成果獎勵。
課程團隊分工：鞠蘇老師主要負責課程上篇、中篇的講授；楊金水老師主要負責課程下篇的講授；唐俊老師主要負責課件製作和視頻剪輯；陳丁丁老師主要負責課程線上維護、答疑；張鑒煒老師主要負責課程內容更新、發佈公告等。
教學單元
1 上篇 基礎--複合材料的概念與原理 1 引言
1.1 課程簡介及複合材料定義
1.2 複合材料的命名與分類
1.3 複合材料的特點
1.4 複合材料的應用
2 2 復合原理及界面
2.1 顆粒增強原理
2.2 短纖維增強原理
2.3 界面效應
2.4 複合材料界面
2.5 複合材料界面表徵與分析
3 3 增強材料
3.1 增強材料概述
3.2 玻璃纖維概述、生產工藝、成分與結構
3.3 玻璃纖維的性能、製品與規格
3.4 碳纖維概述
3.5 碳纖維的制備工藝
3.6 碳纖維的結構、性能、製品與規格
3.7 芳綸纖維
4 4 聚合物基複合材料
4.1 聚合物概述
4.2 聚酯概述、化學結構、合成與交聯
4.3 聚酯的性能與應用
4.4 環氧樹脂概述、化學結構、合成與表徵
4.5 環氧樹脂的交聯、性能與應用
4.6 酚醛樹脂及其他熱固性樹脂
4.7 熱塑性樹脂及聚合物基複合材料的應用
5 5 陶瓷基複合材料
5.1 陶瓷及陶瓷基複合材料概述
5.2 陶瓷基複合材料成型工藝
5.3 陶瓷基複合材料的界面及強韌化
5.4 碳碳複合材料及陶瓷基複合材料的應用
6 6 金屬基複合材料
6.1 金屬基體
6.2 金屬基複合材料成型工藝
6.3 金屬基複合材料的界面
6.4 金屬基複合材料的性能與應用
7 中篇 理論--複合材料結構設計原理 1 引言
8 2 應力-應變關係
2.1 應力與應變
2.2 廣義胡克定律
2.3 工程常數、平面應力狀態、應力應變轉換
9 3 單向板的剛度
3.1 單向板的正軸剛度、剛度柔度變換
3.2 倍角變換、偏軸工程常數
10 4 層合板的剛度
4.1 層合板的代號、面內剛度
4.2 典型層合板的面內剛度
4.3 層合板的彎曲剛度
4.4 單向層合板、對稱層合板及夾芯結構的彎曲剛度
11 5 層合板的強度
5.1 最大應力與最大應變準則
5.2 蔡-希爾、蔡-吳強度準則
5.3 層合板的強度分析
5.4 層合板的極限強度
12 6 複合材料細觀力學
6.1 細觀力學引言、平均性質
6.2 單向板的工程常數
6.3 單向板的強度
6.4 熱膨脹與濕溶脹係數
6.5 層合板的殘餘應力
13 7 複合材料一維受力構件分析
7.1 複合材料結構控制方程
7.2 簡單構型複合材料一維受力構件的力學分析
14 8 複合材料梁
8.1 複合材料層合梁
8.2 複合材料板梁
8.3 複合材料薄壁梁
15 下篇 應用--複合材料成型工藝 1 引言
1.1 緒論
16 2 手糊成型工藝
2.1 手糊基本原理
2.2 樹脂對纖維的潤濕（上）
2.3 樹脂對纖維的潤濕（下）
2.4 手糊技術進展和典型應用
17 3 樹脂傳遞模塑工藝
3.1 RTM基本原理
3.2 樹脂滲流規律
3.3 樹脂流動模擬分析
3.4 RTM技術發展和典型應用
18 4 樹脂膜熔融浸漬工藝
4.1 RFI基本原理
4.2 RFI樹脂膜體系
4.3 樹脂固化制度的確定和RFI典型應用
19 5 真空導入模塑工藝
5.1 VIMP基本原理
5.2 樹脂的粘度特性
5.3 纖維預成型體的滲透特性和VIMP典型應用
20 6 拉擠成型工藝
6.1 拉擠基本原理
6.2 拉擠內脫模劑
6.3 拉擠技術發展和典型應用
21 7 纏繞成型工藝
7.1 纏繞基本原理
7.2 纏繞線型規律
7.3 纏繞工藝參數、技術發展和典型應用
22 8 模壓成型工藝
8.1 模壓基本原理和模壓料工藝性
8.2 SMC片狀模塑料
8.3 模壓關鍵工藝參數和典型應用
23 9 有機先驅體轉化法
9.1 概述
9.2 PIP基本原理
9.3 PIP關鍵步驟
9.4 緻密化和典型應用
課程列表
名稱 標記 時間長度
第001講1.1 課程簡介及複合材料定義 00:08:56
第002講1.2 複合材料的命名與分類 00:07:24
第003講1.3 複合材料的特點 00:15:43
第004講1.4 複合材料的應用 00:05:05
第005講2.1 顆粒增強原理 00:06:47
第006講2.2 短纖維增強原理 00:13:09
第007講2.3 界面效應 00:10:12
第008講2.4 複合材料界面 00:04:31
第009講3.1 增強材料概述 00:10:33
第010講3.2 玻璃纖維概述、生產工藝、成分與結構 00:10:42
第011講3.3 玻璃纖維的性能、製品與規格 00:09:49
第012講3.4 碳纖維概述 00:05:46
第013講3.5 碳纖維的制備工藝 00:09:44
第014講3.6 碳纖維的結構、性能、製品與規格 00:10:36
第015講3.7 芳綸纖維 00:07:53
第016講4.1 聚合物概述 00:05:29
第017講4.2 聚酯概述、化學結構、合成與交聯 00:09:20
第018講4.3 聚酯的性能與應用 00:06:51
第019講4.4 環氧樹脂概述、化學結構、合成與表徵 00:06:31
第020講4.5 環氧樹脂的交聯、性能與應用 00:12:33
第021講4.6 酚醛樹脂及其他熱固性樹脂 00:06:22
第022講4.7 熱塑性樹脂及聚合物基複合材料的應用 00:07:32
第023講5.1 陶瓷及陶瓷基複合材料概述 00:07:26
第024講5.2 陶瓷基複合材料成型工藝 00:08:57
第025講5.3 陶瓷基複合材料的界面及強韌化 00:10:02
第026講5.4 碳碳複合材料及陶瓷基複合材料的應用 00:05:36
第027講6.1 金屬基體 00:08:36
第028講6.2 金屬基複合材料成型工藝 00:08:38
第029講6.3 金屬基複合材料的界面 00:10:06
第030講6.4 金屬基複合材料的性能與應用 00:06:16
第031講中篇 理論--複合材料結構設計原理 1 引言 00:06:29
第032講2.1 應力與應變 00:13:10
第033講2.2 廣義胡克定律 00:06:54
第034講2.3 工程常數、平面應力狀態、應力應變轉換 00:11:10
第035講3.1 單向板的正軸剛度、剛度柔度變換 00:06:48
第036講3.2 倍角變換、偏軸工程常數 00:07:19
第037講4.1 層合板的代號、面內剛度 00:12:22
第038講4.2 典型層合板的面內剛度 00:08:55
第039講4.3 層合板的彎曲剛度 00:13:40
第040講4.4 單向層合板、對稱層合板及夾芯結構的彎曲剛度 00:10:36
第041講5.1 最大應力與最大應變準則 00:08:20
第042講5.2 蔡-希爾、蔡-吳強度準則 00:15:43
第043講5.3 層合板的強度分析 00:08:46
第044講5.4 層合板的極限強度 00:05:31
第045講6.1 細觀力學引言、平均性質 00:08:51
第046講6.2 單向板的工程常數 00:09:12
第047講6.3 單向板的強度 00:14:08
第048講6.4 熱膨脹與濕溶脹係數 00:05:22
第049講6.5 層合板的殘餘應力 00:05:42
第050講7.1 複合材料結構控制方程 00:06:42
第051講7.2 簡單構型複合材料一維受力構件的力學分析 00:12:16
第052講8.1 複合材料層合梁 00:09:07
第053講8.2 複合材料板梁 00:07:07
第054講8.3 複合材料薄壁梁 00:09:01
第055講下篇 應用--複合材料成型工藝 1 引言 00:11:55
第056講2.1 手糊基本原理 00:09:21
第057講2.2 樹脂對纖維的潤濕（上） 00:14:03
第058講2.3 樹脂對纖維的潤濕（下） 00:07:35
第059講2.4 手糊技術進展和典型應用 00:11:45
第060講3.1 RTM基本原理 00:07:43
第061講3.2 樹脂滲流規律 00:14:40
第062講3.3 樹脂流動模擬分析 00:10:02
第063講3.4 RTM技術發展和典型應用 00:08:06
第064講4.1 RFI基本原理 00:05:57
第065講4.2 RFI樹脂膜體系 00:05:16
第066講4.3 樹脂固化制度的確定和RFI典型應用 00:09:08
第067講5.1 VIMP基本原理 00:11:25
第068講5.2 樹脂的粘度特性 00:09:48
第069講5.3 纖維預成型體的滲透特性和VIMP典型應用 00:11:38
第070講6.1 拉擠基本原理 00:06:25
第071講6.2 拉擠內脫模劑 00:07:19
第072講6.3 拉擠技術發展和典型應用 00:06:25
第073講7.1 纏繞基本原理 00:05:03
第074講7.2 纏繞線型規律 00:13:13
第075講7.3 纏繞工藝參數、技術發展和典型應用 00:10:01
第076講8.1 模壓基本原理和模壓料工藝性 00:15:10
第077講8.2 SMC片狀模塑料 00:07:56
第078講8.3 模壓關鍵工藝參數和典型應用 00:09:50
第079講9.1 概述 00:09:07
第080講9.2 PIP基本原理 00:06:13
第081講9.3 PIP關鍵步驟 00:13:00
第082講9.4 緻密化和典型應用 00:07:14
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