材料力学性能课程教学大纲

1《材料力学性能》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称材料力学性能课程编码040214005英文名称MechanicalPropertiesofMaterials课程类别专业课学分数3开课学期6总学时及其分配总学时讲课实验上机其它机动48444000适用专业材料物理二、课程目的和任务《材料力学性能》是材料物理专业的专业课。本课程研究材料在外载荷作用下或载荷与环境因素(温度、介质、加载速度)联合作用下所表现的行为。学习该课程的目的是使学生能够从材料的服役条件和失效现象出发，了解材料各种失效现象的微观机理，提出衡量材料失效抗力的力学性能指标；掌握各种指标的物理概念、工程意义、测试方法和测试技术；明确指标之间的相互关系；分析各种内在因素和外在条件对材料力学性能的影响及机制，为正确选材和合理使用材料提供依据，为研制新材料、改进和开发冷热加工新工艺，充分发挥材料力学性能潜力指明方向。通过学习本课程，学生基本了解了工程材料在不同服役条件下的力学行为及失效现象、机理。同时为学习后续的专业课程做了准备。三、本课程与其它课程的关系本课程的先修课是高等数学、外语等公共课程，后续课程是专业课。通过本课程的学习，学生将掌握工程材料（主要是金属材料）在各种服役条件下的力学行为及衡量其失效的力学性能指标等，为进一步学习其它专业课和为日后的工作奠定理论基础。四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）金属在单向静拉伸载荷下的力学性能（12学时）1、主要内容：1.1拉伸力－伸长曲线和应力--应变曲线1.2弹性变形1.3弹性不完整性1.4塑性变形1.5金属的断裂2、重点：拉伸曲线和应力——应变曲线；弹性变形、Hooke定律和弹性模量；屈服现象及屈服点；形变硬化；宏观断裂类型和断裂的微观形貌特征。3、教学内容：掌握拉伸曲线和应力——应变曲线；弹性变形的本质及特点、Hooke定律和弹性模量；屈服现象及屈服点；形变硬化；宏观断裂类型和断裂的微观形貌特征。了解影响弹性模量、屈服强度的因素，断裂强度理论等。2第二章金属在其他静载荷下的力学性能（6学时）1、主要内容：2.1应力状态软性系数2.2压缩2.3弯曲2.4扭转2.5缺口试样静载荷试验2.6硬度2、重点：应力状态软性系数、静扭转试验的特点及其所测定的力学性能指标；硬度实验（布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）原理、优缺点及适用范围。3、教学要求：掌握应力状态软性系数、压缩、弯曲的试验特点，静扭转试验的特点及其所测定的力学性能指标；硬度实验的原理、优缺点及适用范围。了解压缩、弯曲的性能指标，缺口效应及有缺口试样的受力特点及静载荷下的试验要求等。（三）金属在冲击载荷下的力学性能（5学时）1、主要内容：3.1冲击载荷下金属变形和断裂的特点3.2冲击弯曲和冲击韧性3.3低温脆性3.4影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素2、重点：冲击试验和冲击吸收功；低温脆性和韧脆转变温度3、教学要求：掌握冲击试验和冲击吸收功及断口形貌；低温脆性和韧脆转变温度了解影响韧脆转变温度的因素（四）金属的断裂韧度（9学时）1、主要内容：4.1线弹性条件下的金属断裂韧度4.2弹塑性条件下的金属断裂韧度4.3断裂韧度的测试4.4影响断裂韧度的因素4.5断裂韧度在工程中的应用2、重点：线弹性条件下的断裂韧性（三种断裂的类型、应力强度因子KⅠ和断裂韧性KⅠc、小范围屈服对塑性区尺寸的限制、裂纹扩展能量释放率GⅠ和断裂韧性GⅠc）。3、教学要求：3掌握应力强度因子KⅠ和断裂韧性KⅠc、裂纹扩展能量释放率GⅠ和断裂韧性GⅠc，塑性区边界等；理解断裂韧度在工程中的应用；了解弹塑性条件下金属的断裂韧度。（五）疲劳（8学时）1、主要内容：5.1金属疲劳现象及特点5.2疲劳曲线及疲劳抗力5.3疲劳裂纹开展及疲劳门槛值5.4疲劳过程及机理5.5影响疲劳强度的因素5.6低周疲劳2、重点：疲劳现象、疲劳分类及疲劳特点（变动载荷及其描述参量、疲劳断口分析）；S——N曲线和疲劳极限；疲劳裂纹扩展及疲劳裂纹速率及疲劳寿命预测；疲劳裂纹的萌生和扩展机理；改善疲劳强度的方法。3、教学要求：掌握疲劳现象、疲劳分类及疲劳特点；S——N曲线和疲劳极限；疲劳裂纹扩展、疲劳门槛值、疲劳裂纹速率及疲劳寿命预测；疲劳裂纹的萌生和扩展机理；改善疲劳强度的方法。了解影响疲劳强度的影响等。（六）金属的应力腐蚀和氢脆断裂（2学时）1、主要内容：6.1应力腐蚀6.2氢脆2、重点：应力腐蚀、氢脆3、教学要求：掌握应力腐蚀和氢脆的概念及特点；了解应力腐蚀和氢脆的原理及防止措施。（七）金属磨损和接触疲劳（2学时）1、主要内容：7.1磨损现象和耐磨性7.2磨损机理7.3磨损试验方法7.4提高耐磨性的途径7.5金属接触疲劳2、重点：4三种磨损（粘着磨损、磨粒磨损、接触疲劳）的概念及特点。3、教学要求：掌握三类磨损的概念及特点；了解三类磨损的机理。五、课程考核方式考试、闭卷平时成绩(出勤+回答问题+实验+作业)30%+考试成绩70%六、建议教材与教学参考书1、教材：[1]束德林编著《工程材料力学性能》，北京，机械工业出版社，20032、主要参考书：[1]束德林编著《金属力学性能》（第二版），北京，机械工业出版社，1997[2]戴雅康编著《金属力学性能实验》，北京，机械工业出版社，1991[3]弗里德曼编著《金属机械性能》，北京，机械工业出版社，1982[4]黄明志编著《金属力学性能》，西安，西安交通大学出版社，1986[5]姜伟之，赵时熙主编《工程材料的力学性能》，北京，航空航天大学出版社，1990[6]石德珂、金志浩《材料力学性能》，西安，西安交通大学出版社，1995[7]王从曾《材料性能学》，北京，北京工业大学出版社，2001[8]孙茂才《金属力学性能》，哈尔滨，哈尔滨工业大学，2005[9]郑修麟《材料的力学性能》，西安，西北工业大学出版社，2000[10]匡震邦《材料的力学行为》，北京，高等教育出版社，1998七、编制说明编制者：张秀梅，张晶组长：史志铭执笔人：张秀梅编制时间：2009年3月