关键字：高分子导论 学院 教学
自1920年德国科学家H.Staudinger提出大分子概念以来，高分子科学迅猛发展，现已发展成为一门的学科，它是塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料生产的理论基础，在国民经济建设与科学技术发展中占有重要的地位。高分子科学既是一门基础学科，又是一门应用学科，其内容包括高分子物理、高分子化学、高分子加工和；课程知识点多，概念多，理论性强，比较抽象，学习难度较大。在学院应用化学专业开设高分子课程有很重要的意义，但是教学学时数较少（本校为34学时），而且在大学期间只有这一门高分子相关课程。所以如何用较少的时间，引导学生掌握基本的专业知识，为其今后工作或继续深造打下基础，是每个教师都应该思考的问题。
1、学院的学生培养目标及特点
学院是指实施本科以上学历教育的普通高等学校与国家机构以外的社会组织或者个人合作，利用非国家财政性经费具备的实施本科学历教育的高等学校[1]，在我国的高等教育中起着越来越重要的作用。学院也称三本院校，既不同于普通高等教育、又不同于高等职业教育，招生录取线主要介于二者之间。
1.1 培养目标
学院的学生属于本科层次，通过大学期间的学习应该成长为既有一定理论基础，又具备较强实践能力的高素质应用型人才，与一本、二本院校培养的研究型人才有着明显区别。
1.2 学生特点
学院作为普通高等教育的重要组成部分，学生既有一般大学生的通性，也有自身比较突出的特点[2]。
a.入学时对专业知识掌握较少，甚至有部分江苏考生在高中阶段都没有选修化学；
b.对本专业缺乏归属感，很多学生是调剂生，部分学生认为所学知识用处不大；
c.自控能力不强，无故旷课、不交作业、考试突击等现象较多；
d.学习动力不足，积极性不高，课程知识掌握较差，甚至有同学出现挂科现象；
e.动手能力较强，对社会实践的要求比较强烈。
2、教学建议
2.1 教师观念转变
由于学院的办学及专业建设年限较短，目前师资力量主要依附母体院校。一部分教师是从母体院校外聘的兼职教师，教学经验丰富，但是自身在母体院校已承担较重的教学或科研任务，精力有限，而且多年来形成了一本、二本的教学定势，惯于按照研究型大学或教学科研并重型高校的培养目标进行教学，往往会把内容讲的过深，理论性太强，常常使学生感到学习困难，甚至发出“想把我们培养成科学家”的感慨。另一部分教师是学校自有年轻教师，他们教学经验不足，容易受到自己学习体会或老教师教学经验的影响，短时间内难以很好的根据学院“三本”的生源特点进行教学。教师应该明确学院培养应用型人才的目标，并且贯彻在整个教学过程中。
2.2 合理选择教材
学院的学生学习主动性不够，课后主动复习和预习的情况很少，寻找相关书本文献学习的更少，所得知识大都依赖于课本和课堂，所以参考教材的选用很重要。
高分子导论教材版本较多，主要章节包括概论、链式聚合反应、逐步聚合反应、聚合物的化学反应、聚合物的结构、聚合物的性质、高分子材料、聚合物的成型加工等。这些教材主要是面对普通高等教育，整体内容理论性较强，对学生的学习基础及学习能力有一定的要求。鉴于目前还没有一本专门适用于学院的教材，本校目前选用董炎明编著的《高分子科学简明教程》（科学出版社），该教材内容通俗易懂，而且书中有很多小故事，可以提高学生的学习兴趣。。
2.3 明确教学内容侧重点
应用化学专业开设高分子导论课程的目的，是为了引导学生进入高分子的世界，理解和掌握高分子科学的基本框架、概念和原理，为以后进一步学习或从事相关行业工作提供知识储备，所以在教学的深度上要求相对偏低，但是作为仅有的一门高分子课程，课程内容要有代表性。
高分子科学四个知识板块中，高分子化学和高分子物理是讲解重点，安排28学时左右，而高分子材料和高分子加工则重在与实践结合，以讲座或参观的形式学习。
在高分子化学的学习中，紧紧围绕“如何合成聚合物”这条主线，重点介绍自由基聚合和逐步聚合，离子聚合和聚合物的化学反应作为次重点，而配位聚合则可以安排学生自学。。
高分子物理则围绕着“聚合物结构和性能关系”这条主线，重在二者的对应关系。此部分涉及到较多的曲线，比如线性非晶态聚合物的形变-温度曲线，聚合物的应力-应变曲线，重点介绍曲线各段所代表的意义、对应的结构要求、相互的异同之点，而对精确的曲线函数推导完全忽略，所涉及到的比较前沿的结构模型也适当弱化。
2.4 充分调动学生的积极性
学院的学生学习主动性不够，而且在遇到困难时容易产生自卑、畏缩心理，所以要充分利用各种资源，将多媒体教学和板书教学相结合，将理论讲解和实物、模型演示相结合，将课本知识和实际应用相结合，通过多种授课方式，调动学生的学习积极性，提高教学效果。 转贴于
2.4.1 培养良好的学习习惯
。
a.课前布置预习题，并在上课时提问，培养学生的预习习惯；
b.讲课之前列出本堂课主要要解决的问题或知识点，在下课之前以课堂作业的形式解答上交，让学生带着问题学习，提高课堂听讲的效率；
c.课后习题不单要对课堂内容进行检查，还要包括部分拓展性内容，引导学生查阅相关书籍、文献或是网络资源，培养学习的习惯；
d.将学生分成若干个小组，选取某种实用的高分子材料，课后查阅相关知识，相互讨论，并选取代表以讲课的形式在课堂上进行十分钟左右的成果展示，培养学生协作精神，锻炼学生的演讲能力。
2.4.2 充分利用多媒体教学
现今多媒体技术非常发达，对其有效利用可以大大提高教学的效果，这方面已经有很多教师进行了探索[6-7]。多媒体教学的重要部分是多媒体课件，课件并不是教材的简单重复，而要突出教学重点和难点，图文并茂、形象生动。充分利用多媒体资源的同时，也不能完全摒弃板书教学，比如对于某些特别重要的理式的学习和推导，学生难以在较短的时间内完全理解，这时就应该采用传统的板书教学方式。
。
2.4.3
。。生活中到处都是高分子制品，在讲述高聚物名称和结构时，展示此种聚合物的制品，引导学生通过制品的特点来推断聚合物的特点，加深印象，还可以简单介绍行业内代表性的生产及加工单位。学院多有产学研共建平台、学生实训基地，在条件允许的情况下，组织学生参观高分子生产加工基地，了解比较成熟的高分子合成工艺，高分子材料的加工成型过程等。
2.5 改革考核体系
考核是教学成果的主要检测手段之一，传统的考核方式是一张试卷定生死，存在诸多弊端，建议将课程考核方式分为两部分，一部分是平时的课堂表现，包括出勤率、作业完成情况等，这部分的比例可以适当提高，从而使学生更加注重课堂的互动环节；另一部分是期中和期末理论考试，采取开卷与闭卷相结合的形式。
。考试可以采取开卷闭卷相结合的方式，高分子化学中反应动力学部分有很多的公式，学生记忆上存在困难，可以适当采取开卷或半开卷的形式，而高分子物理中多是对规律的解释和应用，采取闭卷的形式。
3、结语
高分子导论作为一门知识点多、理论性强、学习难度大的课程，在学院学生基础薄弱、课时数少的情况下进行教学，目前尚在探索阶段，还存在不少问题。教师需要不断的改进教学方法，培养学生良好的学习习惯，充分调动学生的学习积极性，这样才能取得令人满意的教学效果。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部令，第26号：学院设置与管理办法，2008年2月22日
[2] 于丽波，本三院校学生特点分析，科技信息，2011，8：69
[3] 方征平 郭正虹，在学院开展高分子物理教学的几点思考，高分子通报，2009，8：74-78
[4] 徐晓冬，非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会，高分子通报，2010，5：74-78
[5] 董炎明 张海良，高分子科学简明教程，科学出版社，2008
【关键词】PVC软膜 性能 吸盘
【Abstract】PVC soft films with different ingredients were prepared by injection method， and the properties of these saples were analyzed. The results show that better tensile property is reached when the mas ratio of PVC and phthalate Dioctyl is 96%. By improving the plasticizing process， the performance of the slurry filling is improved， the missing PVC bottom sucker and incomplete type face problems are also solved. With those methods， PVC soft films with regular shape and meeting the design requirements are prepared， and have successfully fitted with special suctions.
【Key words】PVC soft film properties sucker
引言
聚氯乙烯（PVC）具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、优良的电绝缘性和较高的机械强度等优点，广泛应用于工业、农业、建筑、运输、电力等领域。其中PVC在运输领域中的应用之一就是制作工件搬运专用吸具的密封吸盘。该密封吸盘处于工件与搬运吸具的界面，作为吸具中唯一与工件接触的部件，为保证吊装、运输工件的安全指数，在某工件吊装工具设计中，根据工件的形状对塑性吸盘的主要性能及形状提出了具体要求：（1）力学性能优异；（2）表面光滑，内部无气泡；（3） 具备7个完整型面（图1），各型面完整。
。因此，本文从原料成分的选择、塑化温度/时间、料浆浇注方式的角度展开了研究，通过一系列试验，制备出了合格的塑性吸盘，获得了良好的实际应用。
1 实验
1.1 PVC浇注料浆准备
以乳化聚合球状PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯（分析纯）、硬脂酸铅（分析纯）为原料，按表1的料浆配方进行配料、制浆，料浆在真空度小于10Pa条件下搅拌除气180℃塑化制备PVC拉伸试样。
1.2 PVC多型面真空吸盘浇注成型
将准备好的料浆按照图2（b，c）所示的两种方式进行料浆浇注。浇注方式及步骤如下：（1） 模具装配前预先在底部阴模凹环中浇注吸盘所需浆料总量的1/3，然后将模具组合成图2（a）所示形式；（2） 方式一从顶部漏斗处单一方向注入剩余料浆，至料浆从阳模冒口处溢出为止，如图2（b）。
1.3 塑化成形
料浆浇注完成后将模具整体转移至电阻烘箱加热塑化，塑化温度为180℃，保温时间30min。
1.4 性能检测
采用XLM塑料薄膜拉力机测试PVC膜的力学性能；采用排液法测量其密度；直接观察法记录多型面PVC软膜的外观和缺陷。
2 结果与讨论
2.1 PVC料浆成分的选择
按表1配方制备PVC膜试样，试样密度与拉伸性能见表2。
从表2可知，配料中DOP增塑剂的含量提高，PVC膜的拉伸强度呈下降趋势，DOP加入量较大时，强度下降明显，但伸长率变化不大。这与原料的分子特性有关，PVC/DOP原料制备的PVC膜是一种缠绕链（无交联）的无定形热塑性塑料，其力学性能是通过长链分子的缠绕作用和大分子间的次价力作用等表现出来的。DOP是一种液态的低分子，具有极性特征，是一种较好的PVC增塑剂，通过DOP分子的传递效应，使得PVC塑料表现出较好的强度与柔性。但是，大量增塑剂分子在PVC链间的隔离作用，加大了大分子链间距，降低了大分子之间的次价力，导致其强度下降。当DOP增塑剂超过一定量后，液态DOP分子极大地阻隔了PVC链间的作用力，强度急剧下降。因此，DOP的加入量需要控制在一定的范围内。
根据实验结果，四种配方的塑性相差不大，配方A、B的强度较好，C、D强度出现较大幅度下降。
2.2 吸盘的塑化及浇注
采用配方A、B的原料进行浇注、塑化成型，样品如图3所示。从图3可以看出，样品存在气泡和型面不完整的问题。经分析发现吸盘内部存在气泡的原因为：（1）PVC属高分子长链结构，当分子链达到一定的长度时，不可避免地形成缠绕，而这种缠绕结构将显著增加溶体的流动黏度；长链分子间除了物理缠绕外，还存在次价键力作用，这都显著降低分子的运动性；（2）模具型腔太小，真空除气不完全，高温塑化时，浆料中吸附气体富集，在软膜内易形成小气泡；（3）常用的增塑剂DOP中常含有相对分子质量偏低的组分，当加工温度高于120℃时，常常会挥发而形成气泡。吸盘型面不完整的原因为：（1）模具型面复杂，相对高度较大；（2）重力、黏性产生的阻力作用下，PVC料浆塑化过程中流动不充分。
结合软膜中气泡形成及型面不完整的原因，对制备工艺进行了改进：（1）料浆真空搅拌除气时间由3h增加至8h；（2）设计专用工装，实现模具的匀速转动，保证料浆在注入过程中均匀挂壁于模腔内壁；；（4）控制加热速率，避免迅速加热导致料浆沸腾；（5）降低原料中DOP的相对含量；（6）模具装配时保证配合间隙均匀，并用螺栓紧固，保证料浆注入后不从缝隙溢出；（7）适当提高冒口高度，并利用注射器辅助注料，保证料浆在加热固化前充盈每处型腔；（8）采用图4所示的料浆浇注方式进行浇注：从顶部漏斗处注浆，并用注射器辅助从4个阳模冒口处注入料浆。
。
结语
适当增加料浆中DOP的比例，可以提高流动性；降低塑化过程升温速率，增加排气时间，能解决气泡残留问题，改用加压浇注可以克服料浆塑化过程中因重力、黏性产生的阻力，能解决多型面成型问题；采用96：100（质量比）配比的PVC/DOP料浆，加压浇注能够制备出形状规整、壁厚均匀、无气泡夹杂、裂纹等缺陷的多型面PVC真空吸盘。
参考文献
[1]赵艳妮，孙东明，许平，杨刚.多唇边式真空吸盘的设计[J].真空，2008（45）：47-49.
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[4]张德庆等.高分子材料科学导论[M]. 哈尔滨工业大学出版社，1999.
[5]汪成等.高分子材料科学与应用[M]. 哈尔滨地图出版社，2007.
关键词：金属材料工程；应用型本科；培养方案
高等院校是培养服务于国民经济和社会发展所需的专业人才，而人才的培养质量很大程度上受培养方案设计科学性、合理性、质量及培养过程监控的影响。。
结合我校“以学生为本，为产业服务”的办学理念，如何让金属材料工程专业人才培养方案的设计有质量，有科学性、合理性呢？为此，我们在国内外相近专业培养方案概况、课程设置与教学内容、市场对人才素质需求等方面调研的基础上，深入分析、探讨并得出了有益的思考。
一、国外大学培养方案分析
国外专业设置与我国的专业设置情况有所不同，与我国金属材料工程专业相近专业名称为材料科学与工程专业，相当于我国的一级学科专业，而金属材料工程专业属于三级学科专业。首先以被调研的美国威斯康星大学、伊利诺伊大学以及英国伦敦帝国大学等部分国外大学材料科学与工程专业培养方案为对象，深入分析专业培养目标、课程设置结构、内容、学分要求等特点，从而探索并改革我校金属材料工程专业应用型人才培养方案。
所调研的学科专业具有范围大的特点，未被细化，该专业包括材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、复合材料与工程等三级学科专业。因学科专业没有设置具体方向，所以其课程内容范围宽广，涉及专业知识面宽。
威斯康星大学材料科学与工程专业课程结构体系如表一所示，通过该表主要分析其课程之间、知识与能力之间的关联。
材料科学与工程专业学科基础课包括数学、物理学、化学。它们之间关联度较大，有不分家之说，是学科基础的基础，更是专业基础的基础。
材料科学与工程专业课程包括专业基础类课程，是专业课程的理论模块，注重材料的结构、组织与性能间关系的原理或理论知识。材料性能取决于其组成结构，如原子、分子、离子等。材料的研发设计、生产或制备影响材料性能，只有了解其内部组成结构，才知道应用数理化相关知识分析结构与性能之间的规律，才懂得用材料科学与工程相关方法手段对材料改进结构、改变性能、加工、成形和应用。这类专业基础课包括材料科学（固体中材料的结构和属性关系、材料科学）、固体相变学、材料相变学、材料力学。专业课程包括材料设计类、材料加工类、材料性能学类。材料设计类包括高分子材料、陶瓷材料导论、材料体系、设计项目规划学。材料加工类包括宏处理材料、材料微加工、固体（塑性）变形。材料性能学包括材料的电学、光学和磁学性能。材料选修课包括材料体系设计、各类材料学，这类课程根据学生自身的兴趣爱好与个人发展而选修，主要培养个人专业特长、创造性以及研究能力。工程类课程包括工程导论、工程应用统计学、工程基础等，主要培养具有材料工程理念或观念，强调材料工程设计、组织、管理、经营、质量控制等。
通过培养方案中各学期课程安排，可以分析可以得出如下结论：
（1）各学期学分分布比较均衡，各学期负担不重，学习压力不大，这有利于学生可持续学习，不会打疲劳战。
（2）反映了知识、能力培养过程，其特点是课程安排与其间的衔接先后有序且紧密，课程内容复杂程度由低到高，内容由浅入深。先学基础课，接着是专业基础课、专业课、专业限选课，最后材料体系设计与材料工程项目设计综合。
（3）注重个性发展，依学生兴趣选修课程，激发其创新能力，这主要通过选修课程实现，包括科学类选修课，如化学类、物理类、土壤、生物类，自由选修课。
（4）注重人文社会素质的培养，主要依据文学研究类选修课程。
（5）注重交际能力培养，主要依据基础交际、专业技术写作课程。
（6）注重工程观念或理念培养，通过工程导论、工程应用统计学、工程基础选修课的学习。
（7）注重培养学生国际视野，通过走进工厂或国际学校锻炼或实习环节来实现。
二、国内大学培养方案分析
国内大学金属材料工程专业人才培养方案因学校定位不同会导致各高校在人才培养侧重点不同。现以吉林大学、上海大学、
常州大学等三所高校的金属材料工程专业培养方案为例分析其
特点。
通过高校培养方案可以分析出各课程之间、知识与能力之间的关系。
课程依据其性质可分为通识教育课程（公共基础课、普通教育课）、学科（专业）基础课程、专业（专业教育）课程等三类。通识教育课程包括数学、物理、化学、英语、思想政治、大学计算机基础、大学英语、体育、军事理论。学科（专业）基础课程含工程图学等机械设计制造类课、电工电子类课、计算机软硬件类课及材料科学类课。专业（专业教育）课程包括表面工程、复合材料、凝固和组织控制、功能材料、粉末冶金、热处理、腐蚀与保护、焊接等方向的金属材料工程专业课。
。因此，各门课程的安排要符合学生认识规律，也要符合科学理论与实践之间的辩证关系，首先掌握科学基础知识，并应用之学习与掌握专业（学科）基础理论，从而为发现金属材料工程中某一领域的科学技术问题、分析问题与解决问题服务。
三、分析与思考
通过分析归纳与总结，可以将国内外的近金属材料工程专业的课程归类并将其所占理论总学分的比重进行统计，结果如表二所示。
（1）理论总学分与国外相比，国内大学理论总学分因大学定位不同而差异较大，常州大学的与国外的相近，而985、211类的大学达200学分甚至300学分。理论总学分不同，对应学时数量也会不同，总学分多，则总课时量也多。然而总学分多，则表现为各学期学分平均量也多（国外每学期平均约16学分，国内三所大学每学期
平均约为25、38.9、18学分），周课时量也多。学生学习负担及压力大，致使学生疲劳应对修满学分，难以充分调动学生的学习积极性及个性发展，也不利于充分培养课余时间思考与创造性思维。
（2）科学类课程包括数学、物理、化学等三类课，国外三所大学这类课所占比重约为23.4%～26.6%，国内三所大学这类课程所占比重约为18.8%～15.9%，但是数学与化学两类课程所占比重差异非常大。
（3）工程基础与专业（学科）基础类课程，国外三所大学这类课所占比重约为36.%～32.9%，而国内三所大学这类课的比重约为37.8%～34.3%，由此说明这类课程的差异不明显。
（4）专业类课程，国外三所大学此类课程所占比重约为3%～18.8%，而国内三所大学这类课的比重约为9.9%～12%，这表明专业方向或特色课程因设置情况而发生变化，专业方向或特色越明显，则专业课所占比重越少，如威斯康星大学的专业课主要限定在专业特定某方向。
（5）交际类课包括写作、交流等课程，国外比较重视此类课，所占比重约3.1%～3.9%，国内三所大学这类课程体现得不多。由此表明，学生的写作与交流交际能力及各种表达能力在培养过程中也不能忽视，应该在这方面促进与提高。
（6）人文学类课程，国外此类课所占比重约为11.7%～12.5%，而国内这方面课比较欠缺，文学修养类素质培养在国内三所大学的培养方案中表现不足。然而思想政治类课程是我们非常重视的，约占8%～11.1%，培养思想政治素质，是学生应具备的素质之一。这两种素质如何有机结合，值得我们好好思量。
（7）英语、计算机、体育、军事等类的课程，国内大学优势较明显，约占16.4%～22.8%，尤其是体育、计算机、英语三门课程所占学分比重较大。英语是美英等国的母语，也是国际交流的必备素质之一，课程安排非常重要。如何有效提高英语学习，如何有效提高英语利用，如何发挥英语工具的作用等等一些课题，值得我们深思。
（8）其他类
包括个性发展或兴趣类型课程，是大纲规定专业课程外的一类课程。国外所占比重约为3.9%～4.7%，国内所占比重约为4.2%～9.3%，在个性发展或兴趣类课程相差不大，国内某些方面有优势。但是，国内在国际视野培养方面存在不足，我们仍要加大与国际高校或工厂间合作交流，以有利于培养学生这方面的能力。（注：伦敦帝国大学培养方案只有总学分要求，课程学分情况不详）
四、结论
（1）对高等院校培养的人才所具备的知识、素质与能力等要全盘考量，使其具有数学、化学、物理、工程基础、专业基础、专业特色、国际视野、交际、人文、思想政治、英语、身体素质等方面素质与能力。
（2）培养方案中总学分要求可适当减少，以促使各学期学分分布均衡且学习负担不太重。
（3）课程类型设置方面可适当增加，使学生知识、素质、能力等方面得到加强，促使其综合素质的提高。课程知识间关联性强，要突出重点知识、能力等的培养，以达到各种素质的养成。
（4）课程体系方面，国内培养方案存在一些不足或有待改进之处：有待加强学分比重的课程包括数学与化学类、工程基础类、交际类、人文类课程；继续保持（最好能优化）英语、计算机、思想政治、体育、自由选修等方面课程所占学分；适当精减学分或突出专业特色学分的课程，应当在办学过程中凝练专业优势，进而突出各校的专业特色。
专业人才培养方案是高校纲领性文件，所有教学、监督、管理等围绕它开展活动，高等院校在制订该方案时充分结合专业特点与人才应具备的知识体系、能力体系、素质体系斟酌知识要素、组成及其关系，通过上述分析与思考，以便我们在金属材料工程专业培养方案改革与实践中借鉴，在人才培养道路上少走弯路。上述结论有不妥之处，还请读者不吝赐教。
基金项目：厦门理工学院教育教学改革与建设项目（JG201013）。
关键词：胶接；钢板；铝合金板；不平衡接头；三维弹塑性有限元模型；有限元
中图分类号：TG495；TH123.4；TB115文献标志码：A
Finite element analysis on mechanical behavior of adhesive joint of steel sheet and aluminum alloy sheet
LI Gang1, LIN Jianping1, WANG Liying1, WANG Ling2, SUN Peter2
(1. College of Mechanical Eng., Tongji Univ, Shanghai 200092， China;
2. Shanghai General Motors Co., Ltd., Shanghai 201206， China)
Abstract：With the wide application of adhesive bonding structure of steel sheet and aluminum alloy sheet in automotive body, 3D elastic-plastic finite element model is used to analyze the stress distribution in adhesive joints under tension and shear load, as well as the effect of aluminum alloy sheet thickness and adhesive layer thickness on it. The results show: the stress on aluminum alloy sheet side is larger than that on steel sheet side when both sheets have same thickness; the stress difference of the two sides can be reduced greatly while increasing the aluminum alloy sheet thickness in a certain range, and the premature break can be avoided; the stress concentration in joint ends can be reduced significantly with controlling the adhesive layer thickness in a certain range.
Key words：adhesive bonding; steel sheet; aluminum alloy sheet; unbalanced joint; 3D elastic-plastic finite element model; finite element
0引言
近年来，因减轻汽车重量、降低油耗等要求使得铝合金板在汽车车身上的应用越来越广泛，而铝合金板与钢板之间的连接问题也日益突出.胶接结构中，胶层阻隔两块板料之间的接触，可以有效防止铝合金板的阳极电腐蚀；同时，由于胶层刚度较小，可以缓解由钢、铝热膨胀系数不同引起的热应力.[1]所以，铝合金板与钢板胶接技术在汽车车身制造中具有广阔的前景.
在板料胶接中，单搭接头简单易行，是使用最为广泛的一种胶接形式.1944年GOLAND和REISSNER[2]针对单搭接头，建立经典的弹性计算模型，研究单搭接头两端应力集中情况.1973年，HART-SMITH[3]采用双线性模型对胶接接头中的应力分布进行弹塑性力学分析.但是，这些模型只适用于具有相同几何尺寸和力学性能的被黏材料.
本文采用数值仿真方法研究钢板和铝合金板胶接接头中的应力分布情况，以及铝合金板厚度和胶层厚度对应力分布的影响，从而得到优化的铝合金板厚度及胶层厚度，为合理设计接头尺寸提供依据.
1铝合金板和钢板胶接接头模型
参照ASTM D1002 (Apparent Shear Strength of Single-Lap-Joint Adhesively Bonded Metal Specimens by Tension Loading: Metal-to-Metal)和GB 7124―1986(胶黏剂拉伸剪切强度测定方法：金属对金属)，并结合实际生产需要，选择试件模型的几何尺寸和边界条件见图1.被黏板料长126 mm，宽38 mm，搭接长度为15 mm；钢板厚0.75 mm；铝合金板厚度在0.75～2 mm之间；胶层厚度在0.1～2 mm之间.试件拉伸过程中，两端被夹头约束，夹头之间的距离为158 mm.
分析中，假设胶层是致密的各向同性材料；胶黏剂与钢板之间紧密连接，不存在缺陷；胶层和被黏物界面上的节点采用刚性连接，因此耦合节点具有相同位移；接头端部没有溢出毛边.
有限元网格划分见图2.采用三维8节点砖块单元.被黏物沿板宽方向的网格尺寸为1 mm；沿搭接长度方向的搭接区域网格划分较为密集，为0.5 mm，其他地方网格尺寸为3 mm；沿厚度方向为0.25 mm.胶层的网格尺寸为1 mm×0.5 mm×0.1 mm.
考虑到材料力学性能的非线性，采用双线性模型[4]近似表达金属材料及胶黏剂的力学性能.
2铝合金板和钢板胶接接头力学性能计算及结果分析
2.1钢铝胶接接头中应力分布情况
弹塑性力学认为可以将空间中某点的应力状态表达为σij=σxτxyτxz
当材料中某点的等效应力达到屈服强度后，材料便进入屈服状态.等效应力是研究金属材料塑性变形和断裂机理的主要力学参量之一，也可以应用到各向同性的高分子材料中，用来表征结构中的应力严重程度.[5]所以，在下面的研究过程中，重点考察各因素对Mises应力的影响.
当胶层厚度为0.3 mm且铝合金板厚度等于钢板厚度时，加载3 000 N的拉力后，试件上的应力分布情况见图4.
2.2铝合金板厚度对胶层应力分布的影响
通过前面的分析可知：相同厚度的钢板和铝合金板胶接时，铝合金板侧胶层应力大于钢板侧胶层应力.由于拉伸过程中，应力高的一侧会过早断裂，不利于承载，而增加铝合金板厚度可以有效减小A和B两点的应力差别.所以，需要研究铝合金板厚度对胶层应力分布的影响.
图8是胶层厚度为0.3 mm且外载荷为3 000 N时，不同厚度的铝合金板胶接接头中的应力分布对比图.
由图8可知，当铝合金板厚度等于钢板厚度，为0.75 mm时，胶层中B点应力大于A点应力.随着铝合金板厚度的增加，胶层中A和B两点的应力都在减小，其中，B点的应力减小较快，当铝合金板厚度为1.4 mm时，胶层中A点应力等于B点应力；如果继续增加铝合金板厚度，到2 mm时，B点的应力小于A点的应力.可见，增加铝合金板厚度能有效减小接头中的应力集中，提高胶接强度.
由于增加铝合金板厚度会导致重量增加，不利于汽车轻量化，因此，实际生产时，应根据接头强度需要和轻量化要求，选择合适的铝合金板厚度.
2.3胶层厚度对胶层中应力分布的影响
以往人们认为胶层越薄越好，但是在钢和铝的胶接中，需要通过胶层缓解由材料热膨胀引起的内应力，所以胶层不能太薄；而且，实际生产条件下，由于受试件装配和固定、涂胶量、涂胶方法等工艺因素的影响，胶层厚度会在一个较大范围内发生变化.因此，需要研究钢和铝的胶接接头在承受外载荷时，胶层厚度引起应力分布的变化情况.
当胶层厚度在0.1～0.5 mm范围内变化时，随着胶层厚度的增加，胶层中应力减小；当胶层厚度在0.5～1.8 mm范围内变化时，随着胶层厚度的增加，胶层中的应力增大.
根据以上分析可知，1 mm铝合金板和0.75 mm钢板胶接时，胶层厚度在0.3～0.8 mm范围内时，胶接强度较高.
3结论
采用三维弹塑性有限元法分析钢板和铝合金板胶接接头中应力分布情况，并着重研究铝合金板厚度和胶层厚度对胶接接头中的应力分布的影响规律：
(1)铝合金板和钢板厚度相同时，胶层中应力主要集中于搭接区域端部，其中，铝合金板侧的最大应力大于钢板侧的最大应力.
(2)钢板厚度不变的情况下，随着铝合金板厚度的增加，接头中的应力减小.其中，铝合金板侧的应力变化比钢板侧的应力变化快，达到一定厚度时，铝合金板侧和钢板侧的最大应力相等.
(3)随着胶层厚度的增加，应力先减小后增大.对于一定的被黏材料，有一个合适的胶层厚度范围，胶层厚度高于或低于这个范围，应力集中情况都比较严重.
总之，在实际生产中钢板厚度要与铝合金板厚度匹配，胶层厚度也要控制在一定的范围内.这样才能获得较高的接头强度.
参考文献：
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关键词：平台建设；实践教学；创新能力
；王金凤（1963-），女，河南祁县人，郑州航空工业管理学院电子通讯系主任，教授。（河南 郑州 450015）
基金项目：本文系教育部2011年人文社会科学研究（项目编号：11JDGC018）、2012年度河南省高等教育教学改革研究项目（项目编号：219）、郑州航空工业管理学院2011年教育科学研究项目（项目编号：zhjy11-23）的研究成果。
中图分类号：G2.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0107-02
创新是人类社会发展的不竭动力。国家教育事业发展“十二五”规划明确指出“高等学校成为国家知识创新、技术创新、国防科技创新、区域创新的重要基地”。[1]建设创新型国家，培养创新型人才，现已成为高等教育的重中之重。建国以来，高校培养了大量理工类专业人才，为我国工业发展做出了巨大贡献。但学生创新思维、创新能力和实践能力培养上的不足仍是我国高等教育尚未解决好的关键问题。深化教育改革、培养创新型人才已经成为高等教育发展的迫切需要，很多高校都进行了创新实践方面的研究与探索。[2-6]随着高等教育规模的扩大，探索一般性本科院校创新人才培养模式已经成为教育教学改革的重点。
一、围绕专业培养目标，构建创新教育课程体系，突出实践教学
正确定位人才培养目标是一个专业办学的基本立足点。对郑州航空工业管理学院材料成型与控制工程专业人才培养目标的定位是：培养德、智、体、美全面发展，适应社会主义市场经济需要，具备材料成型及控制学科、机械学科及计算机学科有关的基础理论知识与应用能力，能够从事材料科学研究与材料成型应用领域工作，具有创新意识的复合型应用人才。
培养方案坚持以创新教育为核心，建立适于创新教育的课程体系，在注重基础知识和专业技能培养的同时，着力加强学生创新意识与创新能力的培养，并注重高新技术与工程创新教育相融合。在培养方案制订中，应遵循“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的教育理念，坚持突出“注重基础，强化实践，鼓励创新”的培养模式。课程体系包括公共基础课、学科基础课、专业课、专业选修课和拓展选修课等模块。在课程体系中应注重文理渗透，拓宽基础，淡化专业，力求打造更宽阔的材料类专业人才培养平台。在课程设置方面，强化专业基础教育，加强公共基础、机械基础、物理化学等基础性教学，为培养创新人才奠定了坚实的基础；同时通过专业课程整合，加强了工程类课程，如“复合材料”、“功能材料”等；选修课也与机电类专业部分打通，开设了“自动控制原理”、“机械制造技术”、“计算机辅助设计”等课程，拓宽了专业面，体现了多学科交叉融合。
。强调创新教育，必须突出实践教学。在实践教学方面，建立了“三层次九模块”的实践教学体系（见表1），从“基础-专业-综合”三个层次培养学生的实践创新能力，大学四年实践教学不断线。大一新生通过专业导论和认识实习进行专业认知教育。大二学生提前进入实验室参与科研项目；通过课程和实验内容的整合，按照培养目标将原有专业基础课和专业课的教学实验进行分类、归纳、删减和更新，将部分实验从专业课程中分离出来，设置成不同的实验模块，设置实验课程；；开设创新设计实验、大学生第二课堂和创新学分系列活动，鼓励学生参与各种大赛，调动学生参与创新活动的积极性，让学生结合自己兴趣，自主选择指导教师，参与科研项目，结合毕业设计，在教师的指导下相对地完成某个专题的研究。上述实践课程的开设，其目的是使学生能早期进入科学研究，在材料设计、实验方案制定、材料成型与加工、性能检测、数据整理与分析、撰写论文等方面得到全方位的实战训练，掌握正确的实验设计方法和科学研究方法，强化实验技术和技能，突出对学生创新意识和创新能力及工程素质的综合培养，全面提升学生的实践能力和创新能力。
二、科研团队和实验室平台建设
科研团队建设是高校学科建设的核心，团队的层次和数量代表着高校的学术地位、创新能力和对社会经济发展的贡献率与影响力，也直接代表着师资水准与教学质量。通过自然形成和有效整合，加强科研团队建设，打造一支代表学科特色和核心竞争力的以杰出或优秀人才为学术带头人的创新团队或学术梯队。郑州航空工业管理学院现有2个省科技创新团队、1个省科技创新杰出人才计划和2个郑州市科技创新团队，拥有以中青年专家、学者为主的高水平学科（学术）带头人队伍，以博士、高级职称人员组成的团队骨干，形成了以相应学科带头人为核心的具有稳定研究方向、结构合理的学科梯队，师资知识结构不仅包括金属材料、粉末冶金、无机非金属材料、有机高分子材料、生物材料、材料加工、材料物理、材料化学和凝聚态物理等，还包括机械制造、机械电子、自动化等领域。强大的师资力量积极参与到教改及创新活动之中，为大学生创新教育提供了丰富的智力资源，能够及时将科研、产业成果转化为教学设施服务于教学，优化实验项目，革新实验内容，以高水平科学研究促进实验教学内容和教学方法的时效性、前沿性和科学性。
实验室是实践教学的主要场地，加强实验室建设是创新人才培养的关键。在人才培养总体思路和方针的指导下，应注重创新实践环境和条件的建设，使之更好地服务于本科教学。为培养学生综合设计与创新能力，设立了力学性能室、注塑成型实验室、扫描电镜室、X射线衍射室等16个实验室，专门建设了大学生创新设计室、大学生创新制作室等一批能够启发创新思维、拓展创新空间和开展创新实践的实验室。以郑州航空工业管理学院为例，学院现有“材料工程”省级实验教学示范中心、“陶瓷材料界面”省级工程实验室、“航空材料与先进工程技术”省重点实验室培育基地、“航空复合材料”市重点实验室，并拥有场发射扫描电镜、热分析仪、激光快速成型设备、ARAMIS应变测量系统等先进仪器设备，设备总值1800多万元，实验室面积2400多平方米，一次可容纳600余名本科生参与科研和实践。师生依托实验室硬件平台，以开放实验项目、各类创新竞赛活动、综合性实验、综合性设计与制作、毕业设计等实践教学环节为载体，推动创新人才培养。实验室除承担本校学生实验实践教学之外，同时对其他高校、科研院所和产学研联合体开放，共同指导学生创新实验和开放实验，注重资源整合，实现资源共享，努力打造全省高校及相关单位实验大平台。
三、取得的成效
自2005年材料成型与控制工程专业招生以来，经过7年的探索与实践，进一步明确了材料成型与控制工程专业的培养目标，实践教学体系逐步完善，在学生创新能力、综合能力培养方面取得了一定的成效。
2008～2012年，大学生多篇，获各种大学生科技活动奖20余项，其中包括全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖、全国大学生先进图形技能与创新大赛一等奖、“挑战杯”课外学术科技作品和大学生创业计划等奖项。3年来毕业生一次就业率均达到95%以上，根据毕业生跟踪调查的结果，用人单位普遍反映学生“综合素质良好，动手能力强，能较快适应工作岗位的需要”，大多数学生在较短时期内已成为单位的业务骨干。历届毕业生有25%以上考取了本专业或相关专业的研究生，大部分是重点大学，其中50%以上的学生反馈在研究生复试过程中学校的创新实践教育使之受益匪浅，并且后续的研究生学习阶段在实验设备操作、科研思路和学科前沿了解等方面表现出色，受到导师的好评。
四、进一步发展思路
首先，进一步加大学术交流与合作办学的力度。鼓励和支持科技交流、合作研究和合作办学等工作，加大校校合作和校企合作，通过“请进来、走出去”的方式，积极引进国内外优质教育资源，为创新教育搭建更大的平台。
其次，进一步改进教学方法，不断探索体现“以学生为主体”的创新能力培养模式。在当前大部分教学过程中，以知识传授为主导的教学方法并未根本改变，以教师为主导的方式在一定程度上制约了学生的学习主动性及创新能力的发挥。因此改革教学方法，营造出以学生为主的实践创新环境，探索符合国内一般院校实际情况的实践性教学方法是创新人才培养的重要保障。
参考文献：
[1]国家教育事业发展第十二个五年规划[EB/OL].[2012-07-22].[2012-11-18]..
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