Рабочая программа учебной дисциплины «концентрированные потоки энергии и физические основы их генерации» Цикл icon

Рабочая программа учебной дисциплины «концентрированные потоки энергии и физические основы их генерации» Цикл


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины "нетрадиционные и возобновляемые источники энергии" Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «нетрадиционные источники энергии» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины " математические задачи энергетики возобновляемых...
Рабочая программа учебной дисциплины «экономика и организация производства электрических...
Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 07 «Перенос энергии и массы...
Рабочая программа учебной дисциплины " Гидроаэромеханика" Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «программное обеспечение для анализа физических полей» Цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «Физические основы измерения параметров движения»...
Рабочая программа учебной дисциплины основы гуманитарных знаний цикл...
Рабочая программа учебной дисциплины «Информационные основы диспетчерского и технологического...
Алюминий, его физические и химические свойства...
Рабочая программа учебной дисциплины "основы проектирования" Цикл...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
____________________________________________________________________
_______________________________________


Направление подготовки: 150700 Машиностроение

Профиль(и) подготовки: Машины и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

^ «КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ ПОТОКИ ЭНЕРГИИ И

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИХ ГЕНЕРАЦИИ»


Цикл:

Профессиональный




^ Часть цикла:

Вариативный




дисциплины по учебному плану:

ЭнМИ; Б.3.2




^ Часов (всего) по учебному плану:

144




Трудоемкость в зачетных единицах:

4

5 семестр – 4

Лекции

72 час

5 семестр

Практические занятия

18 час

5 семестр

Лабораторные работы

0 час

5 семестр

Расчетные задания, рефераты

^ 4 час самостоят. работы

5 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

54 час




Экзамены




5 семестр

Курсовые проекты (работы)








Москва - 2010

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целью дисциплины является:

  • подготовка студентов к участию в создании и эксплуатации источников концентрированных потоков энергии (КПЭ), проектированию и разработке их конструктивных элементов, программ и методик испытаний.

  • подготовка студентов, способных решать задачи анализа, нормирования, стандартизации и контроля параметров КПЭ с точки зрения их применения для воздействия на материал.


^ По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • способность приобретения с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК-7);

  • обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

  • умения выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6);

  • способность к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-17);

  • способность принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-22);


^ Задачами дисциплины являются:

  • познакомить обучающихся с основами генерации, физическими и техническими особенностями различных КПЭ;

  • дать информацию об основных методах определения основных энергетических и технологических параметров источников КПЭ;

  • познакомить с научно-обоснованными принципами выбора источника концентрированного энергетического потока для воздействия на материалы;

  • научить успешно, применять свои знания при использовании источников КПЭ для новых высоких технологий.

^ 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Машины и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов» направления 150700 Машиностроение.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика»; «Электротехника и Электроника»; «Технология конструкционных материалов».


Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении курсовой и бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин: «Проектирование специализированного оборудования и оснастки для обработки КПЭ»; «Теоретические основы обработки материалов КПЭ» и «Технология обработки материалов КПЭ».

^ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:


Знать:

  • законы и закономерности: закон теплопроводности, закон сохранения энергии, первое и второе начало термодинамики, законы квантовой электроники;

  • величины характеризующие: энергию, мощность, интенсивность потока энергии, длину волны, яркость и расходимость излучения КПЭ, температуру плазмы;

  • понятия: КПЭ; плотности мощности, непрерывный и импульсный режим; электромагнитное излучение, источники ионизирующего излучения, плазменные и дуговые источники энергии;

  • научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-17).


Уметь:

  • Классифицировать КПЭ по физическим параметрам, анализировать литературные и экспериментальные данные, вычислять характеристики КПЭ, обрабатывать массив экспериментальных данных с применением вычислительной техники.

  • приобретать с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК-7);

  • выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов и применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ПК-6);

  • принимать участие в работах по расчету и проектированию деталей и узлов машиностроительных конструкций в соответствии с техническими заданиями и использованием стандартных средств автоматизации проектирования (ПК-22).


Владеть:

  • навыками и чтения чертежей в соответствии с ГОСТ ЕСКД;

  • пользования измерительными приборами;

  • навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

^ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9


1


Источники энергии термических процессов

7

5

4

2



2

Тест


2

Электродуговые источники энергии


18

5

12

3



2

Контрольная работа

3

Электронно-лучевые источники энергии


17

5

12

3



2

Тест

4

Световой луч и его свойства


14

5

8

3



3

Контрольная работа

5

Основы генерации лазерного излучения


17

5

12

3



2

Тест

6

Технологические лазерные источники


17

5

12

2



3

Контрольная работа

7

Плазменные технологические источники энергии

16

5

12

2



2

Тест


8


Зачет

2

5







2

Презентация и защита реферата





Экзамен


36

5







36

устный





ИТОГО:


144



72

18



54






4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции
^

1. Источники энергии термических процессов


Современное представление об источниках энергии при сварке и обработке материалов. Основные понятия и определения. Источники энергии для термических процессов. Сравнительная характеристика термических источников энергии.


2. Электродуговые источники энергии

Проводимость твердых тел, жидкостей и газов. Электрический разряд в газах. Строение электрической дуги. ВАХ дуги. Элементарные процессы в плазме дуги: термическая ионизация; потенциал ионизации; фотоионизация; деионизация; излучение плазмы; эффективный потенциал ионизации. Эмиссионные процессы на поверхности твердых тел: термоэлектронная эмиссия; эффект Шоттки; туннельные переходы; фотоэмиссия; вторичная эмиссия; пленочные катоды. Баланс энергии дуги. Магнитное поле дуги. Пинч-эффект. Влияние магнитного поля на дугу: Продольное и поперечное магнитное поле. Внешнее поперечное магнитное поле. Вращающаяся дуга. Бегущая дуга. Особенности дуги переменного тока. Вентильный эффект.


3. Электронно-лучевые источники энергии

Электронно-лучевые источники энергии. Оптико-механическая аналогия. Движение электронов в электростатическом поле. Движение электронов в магнитном поле. Ускорение электронов. Формула скорости. Аксиально-симметричное электростатическое поле. Основное уравнение электронной оптики. Аксиально-симметричное магнитное поле. Формирование электронного луча. Функциональная схема электронной пушки. Физические процессы, протекающие в пространстве дрейфа. Действие собственного пространственного заряда в электронных пучках. Изменение контура пучка введенного в эквипотенциальное пространство.


4. Световой луч и его свойства

Электромагнитный спектр. Математическое представление световых волн. Монохроматичность световой волны. Направленность светового луча. Собственный размер светового пучка. Радиометрия и фотометрия. Интерференция световых волн. Когерентность светового излучения. Интерферометр Фабри-Перо. Поляризация света. Виды поляризации. Преобразователи поляризации. Преобразователи круговой поляризации – волновые пластинки. Различные виды оптических линз.


5. Основы генерации лазерного излучения

Атомные переходы. Спонтанное и вынужденное излучение. Населенность энергетических уровней. Инверсия населенности. Двухуровневая накачка. Аммиачный мазер. Трех- и четырехуровневая схема накачки. Способы накачки лазеров. Однопроходный усилитель света. Оптический резонатор. Пороговые условия генерации. Формирование лазерного пучка в резонаторе. Уширение линий вынужденного излучения. Лазерные моды. Добротность резонатора. Продольно-поперечные моды лазера. Селекция линий излучения лазера. Одномодовый режим работы лазера. Модуляция добротности. Способы модуляции добротности. Синхронизация мод.


6. Технологические лазерные источники

Газовые лазеры. Атомарные лазеры. Конструкция He-Ne лазера. Атомарные лазеры на парах металлов. Лазеры на ионах инертных газов. Конструкция аргонового лазера. Лазеры на парах и ионах металлов. Молекулярные лазеры. CO2-лазер. CO2-лазер с диффузионным охлаждением. Лазеры с поперечной прокачкой. Газодинамические лазеры. Химические лазеры. Лазеры на самоограниченных переходах. Эксимерные лазеры. Твердотельные лазеры. Рубиновый лазер. Лазеры на стекле с неодимом. Лазеры на АИГ с неодимом. Типы полупроводников. Процессы р-n перехода. Параметры полупроводникового лазера. Конструкции полупроводниковых лазеров. Лазеры на красителях (жидкостные). Лазер с ламинарным потоком красителя.


7. Плазменные технологические источники энергии

Степень ионизации плазмы. Квазинейтральность. Температура плазмы. Энальпия плазмы. Плазменные струи в дуге. Плазменный дуговой разряд. Характеристики плазменного источника. Способ получения сжатой дуги. Виды плазменных источников энергии. Конструкция плазмотронов. Системы электропитания. Системы газопитания и охлаждения. Аппараты и машины для плазменной обработки.


^ 4.2.2. Практические занятия

1. Классификация предельных концентраций потоков энергии различной физической природы и их технологическое применение.

2. Электропроводность твердых тел (распределение Ферми, эффективная работа выхода, потенциал ионизации) газов, жидкостей. Определение параметров различных газовых разрядов. ВАХ дуги.

3. Определение баланса энергии дуги.

4. Определение параметров плазмы дуги (квазинейтральность, термическое равновесие). Определение потенциала ионизации парогазовой среды в столбе дуги.

5. Процессы эмиссии в дуге (термическая эмиссия, электростатическая эмиссия, фотоэмиссия, вторичная эмиссия).

6. Магнитное поле дуги. Магнитный пинч-эффект. Определение продольной и радиальной сил при пинч-эффекте.

7. Движение электронов в электростатическом поле.

8. Движение электронов в магнитном поле

9. Действие собственного пространственного заряда в электронных пучках.

10. Свойства электронного луча. Определение траекторий движения заряженных частиц в однородных и неоднородных электрических и магнитных полях.

11. Физические свойства световых волн (интерференция, дифракция, когерентность).

12. Виды поляризации световых волн. Преобразователи поляризации.

13. Фотометрия.

14. Геометрическая оптика. Графическое построение изображений: точки, линии и предмета.

15. Различные виды оптических линз. Графические построения изображения предметов.

16. Населенность энергетических уровней. Закон Больцмана. Определение инверсии населенности.

17. Дуализм «волны-частицы», элементы физики и молекул.

^ 4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены


4.4. Расчетные задания, рефераты


Расчет одиночной линзы.

Расчет системы, состоящей из двух линз.

Рефераты на тему: «Интерференция, дифракция, поляризация света»; «Двойное лучепреломление»


4.5. Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен

^ 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций, как в традиционной форме, так и с использованием презентаций и видеороликов.

^ Практические занятия кроме традиционной формы проведения включают выездное занятие на выставку «РОССВАРКА» и просмотр 2 учебных фильмов с последующим обсуждением.

^ Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету и экзамену.

^ 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата.

^ Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как 0,3  (среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,2  оценка за реферат + 0,5  оценка на экзамене.


В приложение к диплому вносится оценка за 5 семестр.


^ 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1) Бушма В.О., Боровик В.М., Родякина Р.В. Физические основы генерации концентрированных потоков энергии – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 104 с.;

2) Ластовиря В.Н. Оборудование для обработки материалов электронным пучком. – М.: изд-во МЭИ, 1997. – 132 с.;

3) Клебанов Ю. Д., Григорьев С. Н. Физические основы применения концентрированных потоков энергии в технологиях обработки материалов : учеб. для студентов вузов. – М.: Станкин, 2005. – 220 с.;

4) Волков П.В., Каримбеков М.А., Овечников С.А. Сборник задач по физическим основам генерации КПЭ. – М.: МЭИ, 2007. – 32 с.


б) дополнительная литература:


1) Теория сварочных процессов: учебник / Коновалов, А. В. и др.; под ред. В. М. Неровного. – М: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. – 748 с.;

2) Плазмотроны: конструкции, параметры, технологии : учебное пособие / С. В. Дресвин, С. Г. Зверев. – С.-Пб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2007 – 207 с.


^ 7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.purm.ru; www.ntoire-polus.ru; www.nikimt.ru; www.nikiet.ru; www.laser.ru; www.orion.ru; www.paton.kiev.ua; www.niti-progress.ru.

б) другие:

учебные фильмы: «Интерференция, дифракция, поляризация света»; «Двойное лучепреломление»; «Лазеры»; «Лазерные технологии».

рекламные видеоролики: «Аппараты воздушно-плазменной резки металлов»; «Промышленные волоконные лазеры»


^ 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 150700 «Машиностроение» профилю «Машины и технологии высокоэффективных процессов обработки материалов».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор М.А. КАРИМБЕКОВ


«УТВЕРЖДАЮ»:

Зав. кафедрой Технологии металлов

д.т.н., профессор В.К. ДРАГУНОВ




Скачать 150,47 Kb.
оставить комментарий
Дата08.07.2012
Размер150,47 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх