材料力学性能---教学大纲

《材料力学性能》课程教学大纲

课程代码：050131004

课程英文名称：Mechanical properties of materials

课程总学时：32 讲课：30 实验：2 上机：0

适用专业：材料成型及控制工程

大纲编写（修订）时间：2017.7

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

1. 课程地位：材料力学性能是高等工业学校材料成型及控制工程专业开设的一门培养学生掌握专业基础理论的主干专业基础课。主要讲授材料力学性能的基本知识、基本理论和基本方法，它起到由基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，通过实例分析，着重培养学生分析和解决材料成型及控制工程专业工程实际问题的能力。

2. 教学目标：掌握材料力学性能的基础理论及分析方法，培养具有合理选择和使用材料、开发新材料的基本技能，初步具备分析和解决材料成型及控制工程专业工程实际问题的能力。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

1. 基本知识：掌握材料力学性能的一般知识、力学材料性能测试原理、实验方法，包括不同静载荷和使用条件下的力学性能及影响因素等知识。

2. 基本理论和方法：掌握材料静拉伸、扭转、弯曲与压缩性能、硬度、冲击韧性等力学性能的基本理论，断裂韧度的基本理论和计算方法，疲劳曲线及基本疲劳力学性能，疲劳裂纹扩展速率、疲劳门槛值、疲劳强度影响因素，应力腐蚀及氢脆，磨损类型及特点，高温力学性能。了解断裂类型，缺口试样静载力学性能，低温脆性，断裂韧度的测试方法，低周疲劳，防止氢脆的措施，磨损实验方法，蠕变机理，高分子、陶瓷、复合材料的力学性能等。

3. 基本技能:掌握材料力学性能的基本知识和分析方法、测试方法。培养学生根据工程要求选择材料的能力、初步分析并解决材料成型领域中与力学性能相关的工程问题等技能。

（三）实施说明

1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过自学获取知识；调动学生学习的主观能动性。以各种性能的“基本概念——物理本质——工程意义——影响因素——指标测试评价方法——应用”为主线，联系实际并注重培养学生的创新能力。

2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中可采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，处理好重点与难点。启发式教学，实现“课堂介绍＋答疑”教学互动。通过教授实例、作业和实验结合，重点强化学生运用知识的能力。以求在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。

（四）对先修课的要求

本课程的先修课程有金属工艺学、大学物理等。本课程将为机械设计、专业课的课程设计、毕业设计等实践环节的学习打下良好基础。

（五）对习题课、实践环节的要求

1．对重点、难点章节（如：断裂韧度、疲劳等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。

2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及计算方

面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。

3．每个学生要完成大纲中规定的必修实验，通过实验环节，学生应掌握硬度的测定方法，获得实验操作的基本训练。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。

（六）课程考核方式

1．考核方式：考试

2．考核目标：在考核学生的材料力学性能的基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的基本概念、分析能力、计算能力以及解决问题能力。

3．成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，实验成绩占10%，期末考试成绩占70%。

平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。

（七）参考书目

《工程材料力学性能》，束德林等编，机械工业出版社，2008

《机械设计》，高泽远、姚玉泉等编，东北大学出版社，1991

《材料力学性能》，王吉会等编，天津大学出版社，2006

《材料性能学》，王丛曾编，北京工业大学出版社，2001 ~

《金属力学性能实验》，何肇基编，出版冶金工业出版社，1988

二、中文摘要

本课程是机械类专业学生必修的一门主干专业基础课。课程通过对材料在不同的载荷和使用条件下的力学性能的讲授，使学生掌握材料力学性能的基本知识、基本原理和基本方法，并具有初步分析工程实际问题的能力。注重材料力学性能的概念、微观组织结构与宏观力学性能之间的客观规律性联系。是材料工程领域联系设计、选材和工艺的纽带。掌握各种指标的物理概念、实用意义和测试方法；分析各种因素对力学性能指标的影响，为机械设计和制造过程中正确选择和合理使用材料提供依据，为研制新材料，充分发挥材料性能潜力指明方向，并为机器零件或构件的失效分析提供坚实的基础。课程主要内容包括金属材料在静载荷如拉伸、压缩、弯曲、扭转下的力学性能，硬度，冲击载荷下的力学性能，断裂韧度，疲劳，应力腐蚀，氢脆，磨损，高温力学性能。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等打下重要的基础。

三、课程学时分配表

四、教学内容及基本要求

第1部分金属单向静拉伸载荷下的力学性能

总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0

第1.1部分应力—应变曲线与弹性变形及其性能指标（讲课2学时）

具体内容: 掌握材料静拉伸变形行为，应力-应变曲线，弹性变形及其性能指标。了解材料弹性比功。

重点: 拉伸应力-应变曲线

难点：真实应力、真实应变

第1.2部分塑性变形及其性能指标与断裂（讲课4学时）

具体内容: 掌握材料的塑性变形及其性能指标，断裂类型

重点: 塑性变形及其性能指标

难点: 缩颈判据

第2部分金属在其它静载下的力学性能

总学时(单位：学时):4 讲课:2 实验:2 上机:0

第2.1部分压缩、扭转、弯曲与缺口试样静载力学性能（讲课1学时）

具体内容: 掌握压缩、扭转、弯曲力学性能，了解缺口试样静载力学性能

第2.2部分硬度（讲课1学时）

具体内容: 掌握布氏、洛氏、维氏硬度的表征方法，测试方法及应用。了解努氏、肖氏硬度。重点: 布氏、洛氏、维氏硬度的表征方法及应用。

难点: 洛氏硬度测定原理

第2.3部分硬度实验（实验2学时）

具体内容: 掌握布氏、洛氏硬度的测定方法。

第3部分金属的冲击韧性及低温脆性

总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0

具体内容: 掌握材料的冲击韧性测定实验原理以及冲击韧性性能。了解低温脆性以及韧脆转变温度的影响因素。

重点: 冲击韧性测定实验原理以及冲击韧性性能。

难点: 韧脆转变温度的表征方法。

第4部分金属的断裂韧度

总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0

4.1 断裂韧度（讲课2学时）

具体内容: 掌握材料的断裂韧度的基本理论。了解断裂韧度的测试方法。

重点: 断裂韧度的基本理论。

难点: 断裂韧度的基本理论。

4.2材料断裂韧度的影响因素与工程应用（讲课4学时）