金屬力學(xué)性能教學(xué)大綱.doc

1、材料力學(xué)性能教學(xué)大綱課程編碼：1512課群名稱： 特種材料及性能英文名稱： Mechanical properties of Materials總學(xué)時：48實驗： 0上機：0適合專業(yè)： 金屬材料工程（四年制本科，工學(xué)材料類與冶金類各有關(guān)專業(yè)）一、課程內(nèi)容及要求緒論了解本課程的性質(zhì)和內(nèi)容， 以及本課程在材料科學(xué)研究及生產(chǎn)實踐中的地位與其它課程的關(guān)系第一章金屬在單向靜拉伸下的力學(xué)性能 1.1 拉伸曲線 1.2 彈性變形 1.3 塑性變形 1.4 斷裂 1.5 真應(yīng)力真應(yīng)變曲線課程教學(xué)要求： 了解頸縮現(xiàn)象、 頸縮判據(jù)的推導(dǎo)及證明， 金屬材料的斷裂的基本規(guī)律和原理。 了解金屬的斷裂和真實應(yīng)力應(yīng)變曲線。

2、 理解金屬材料彈性變形、 塑性變形的基本規(guī)律和原理。掌握金屬材料的拉伸曲線圖，以及金屬常用力學(xué)性能指標的物理意義、工程意義。掌握彈性變形和塑性變形。本章重點內(nèi)容為：金屬材料的拉伸曲線圖，金屬常用力學(xué)性能指標。金屬的彈性變形，塑性變形。 基本力學(xué)性能指標的物理意義、 工程意義。 基本力學(xué)性能指標的影響因素和提高途徑。本章難點內(nèi)容為：金屬材料彈性變形、塑性變形的基本規(guī)律和原理。頸縮現(xiàn)象、頸縮判據(jù)的推導(dǎo)及證明。金屬材料的斷裂的基本規(guī)律和原理。本章應(yīng)注意圖表、曲線的運用，講授時應(yīng)進行對比分析，講清基本機理。第二章金屬在其它靜加載下的力學(xué)性能 2.1 扭轉(zhuǎn) 2.2 彎曲和壓縮 2.3 硬度課程教學(xué)要求：

3、 了解金屬材料的扭轉(zhuǎn)、 彎曲、壓縮載荷下的力學(xué)行為， 理解金屬在扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮載荷下的力 -變形曲線及基本力學(xué)性能指標。熟練掌握金屬的硬度測試方法。本章重點內(nèi)容為：金屬在扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮載荷下的力-變形曲線及基本力學(xué)性能指標。硬度測試的基本原理。本章難點內(nèi)容為：扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮的試驗方法，硬度的適用范圍及選擇原則。注意同第一章靜拉伸的力學(xué)性能指標相對比（包括曲線），硬度內(nèi)容應(yīng)理論與實踐相結(jié)合。第三章缺口試樣的力學(xué)性能 3.1缺口效應(yīng)和缺口敏感度 3.2沖擊韌性 3.3低溫脆性課程教學(xué)要求： 了解材料的缺口效應(yīng)和缺口敏感度，理解金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能。了解金屬的低溫脆性，掌握低溫脆性的測試

4、方法。了解FAD 圖（斷裂分析圖）以及影響沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)折溫度的因素。本章難點內(nèi)容為：低溫脆性的基本原理及測試方法，F(xiàn)AD 圖（斷裂分析圖）影響沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)折溫度的因素。注意從實例引入，著重面向應(yīng)用（工程實踐）。斷裂分析圖注意仔細的推理講授。第四章金屬的斷裂韌性 4.1線彈性條件下的斷裂韌性 4.2 彈塑性條件下的斷裂韌性 4.3 影響斷裂韌性 K1c 的因素課程教學(xué)要求： 了解材料的低應(yīng)力脆斷的現(xiàn)象及本質(zhì)、 裂紋擴張的力學(xué)參量， 線彈性力學(xué)和彈塑性力學(xué)的應(yīng)力場分析。 理解平面應(yīng)力與平面應(yīng)變的區(qū)分， 材料的斷裂判據(jù)、 材料的斷裂韌度。 掌握評價金屬斷裂韌性的指標， 金屬構(gòu)件安全性的定量計

5、算， 以及影響斷裂韌性的基本因素及提高途徑。本章重點內(nèi)容為：低應(yīng)力脆斷的現(xiàn)象及本質(zhì)、裂紋擴張的力學(xué)參量、斷裂判據(jù)、材料的斷裂韌度、構(gòu)件安全性的定量計算，影響斷裂韌性的基本因素及提高途徑。本章難點內(nèi)容為： 線彈性力學(xué)和彈塑性力學(xué)的應(yīng)力場分析， 裂紋尖端塑性區(qū)邊界方程的建立及修正公式。平面應(yīng)力與平面應(yīng)變的區(qū)分。阻力曲線及分析。注意復(fù)習(xí)材料力學(xué)的基本內(nèi)容，加強邏輯思維訓(xùn)練。 講清應(yīng)力場及塑性區(qū)邊界方程推導(dǎo)。第五章金屬的疲勞 5.1金屬的疲勞現(xiàn)象 5.2疲勞抗力指標 5.3疲勞破壞過程 5.4影響疲勞抗力的因素 5.5低周疲勞 5.6沖擊疲勞課程教學(xué)要求： 了解金屬的疲勞現(xiàn)象。理解材料的疲勞破壞過程以

6、及影響疲勞的基本因素及提高途徑。掌握疲勞壽命的定量計算，評價材料的疲勞抗力指標。了解低周疲勞和沖擊疲勞。本章重點內(nèi)容為：金屬疲勞的特點及分類、疲勞曲線、評價金屬疲勞性能的指標、疲勞圖、疲勞壽命的定量計算，高應(yīng)力低周疲勞。本章難點內(nèi)容為：疲勞破壞的過程和基本機理，用疲勞圖分析金屬在不同載荷狀態(tài)下的疲勞。疲勞剩余壽命的計算。影響疲勞的基本因素及提高途徑。注意與實例相結(jié)合，通過曲線、 照片相結(jié)合的方法加深學(xué)生對課程的理解，注意低周與高周疲勞的對比分析。第六章金屬的磨損和接觸疲勞 6.1磨損 6.2接觸疲勞課程教學(xué)要求： 了解磨損現(xiàn)象以及磨損分類。 理解材料的磨損機理。 掌握評價材料的疲勞抗力指標，磨

7、損的試驗方法以及提高金屬耐磨性的途徑。掌握金屬的接觸疲勞。本章重點內(nèi)容為：磨損現(xiàn)象以及磨損分類，磨損的機理，磨損的試驗方法，提高金屬耐磨性的途徑，金屬的接觸疲勞。本章難點內(nèi)容為：磨損的基本機理，金屬的接觸疲勞。注意在實驗中鞏固課程中所學(xué)內(nèi)容。第七章金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學(xué)性能 7.1應(yīng)力腐蝕斷裂 7.2氫脆 7.3腐蝕疲勞課程教學(xué)要求： 了解應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，理解應(yīng)力腐蝕斷裂的基本機理以及氫脆的分類。掌握評價材料應(yīng)力腐蝕的力學(xué)性能指標，應(yīng)力腐蝕與氫滯延滯斷裂的區(qū)別與聯(lián)系。本章重點內(nèi)容為：應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象、評價應(yīng)力腐蝕的力學(xué)性能指標、氫脆的分類。應(yīng)力腐蝕與氫滯延滯斷裂的區(qū)別與聯(lián)系，防止斷裂的基本方法。

8、本章難點內(nèi)容為：應(yīng)力腐蝕與氫脆的區(qū)別與聯(lián)系，應(yīng)力腐蝕斷裂的基本機理。注意回顧電化學(xué)的基本知識。并運用對比的方法加強教學(xué)效果。第八章金屬的高溫力學(xué)性能 8.1蠕變 8.2持久強度、定義及意義、測定方法 8.3松弛穩(wěn)定性 8.4其它高溫力學(xué)性能課程教學(xué)要求： 了解金屬的蠕變現(xiàn)象， 理解蠕變變形與斷裂機理， 掌握評價材料的金屬高溫力學(xué)性能指標及影響因素。本章重點內(nèi)容為： 金屬的蠕變現(xiàn)象， 蠕變變形與斷裂機理。 金屬高溫力學(xué)性能指標及影響因素。本章難點內(nèi)容為：蠕變變形及斷裂機理。注意突出重點，區(qū)分蠕變極限和持久強度的概念。第九章陶瓷及聚合物的力學(xué)性能 9.1 聚合物的力學(xué)性能 9.2 陶瓷材料的力學(xué)性

9、能課程教學(xué)要求： 了解聚合物的力學(xué)性能， 陶瓷材料的力學(xué)性能。 掌握評價聚合物以及陶瓷材料的力學(xué)性能指標。本章重點內(nèi)容為：評價聚合物以及陶瓷材料的力學(xué)性能指標。本章難點內(nèi)容為：聚合物的形變。注意將兩種材料與金屬材料的力學(xué)性能進行對比，補充高分子材料的基本知識。二、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求課堂講授：理論聯(lián)系實際，體現(xiàn)科研與工程技術(shù)的關(guān)系。實驗的內(nèi)容及要求： 本課程要求學(xué)生掌握靜拉伸實驗、 硬度、系列沖擊實驗三個實驗的基本方法，了解旋轉(zhuǎn)疲勞、接觸疲勞、磨損等實驗過程。本課程不單獨設(shè)立實驗，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)并入實踐型綜合實驗中完成。課后作業(yè)：課后習(xí)題的題型主要為名詞解釋、計算題、簡答題、論述等題型，教師可根據(jù)

10、具體需求增加其它形式的習(xí)題，習(xí)題比例按照學(xué)時進行分配，第 1、4、5 章可適當增加比例。三、學(xué)時分配章各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配備主要內(nèi)容講實上討習(xí)其小節(jié)注授驗機論題它計0緒論11金屬在單向靜拉伸下的力學(xué)性能102金屬在其它靜加載下的力學(xué)性能33缺口試樣的力學(xué)性能54金屬的斷裂韌性85金屬的疲勞106金屬的磨損和接觸疲勞47金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下力學(xué)性能38金屬的高溫力學(xué)性能29陶瓷及聚合物的力學(xué)性能2材料力學(xué)性能課程大綱說明一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)課之一，是特種材料及性能課群的主干課程。本課程為機械設(shè)計和制造過程中正確選擇和合理使用材料提供可靠的力學(xué)性能依據(jù)；也為充分發(fā)揮

11、材料的性能潛力，改進或創(chuàng)新工藝， 研制新材料及機器零件或構(gòu)件的失效分析提供基礎(chǔ)。本課程是從各種零件的服役條件和失效現(xiàn)象出發(fā)，提出衡量材料失效抗力的正確指標。學(xué)習(xí)本課程的任務(wù)是了解這些指標的物理意義、技術(shù)意義和測試方法，弄清這些指標之間的相互關(guān)系，分析內(nèi)在因素（材料成分、組織狀態(tài)）和外在因素（應(yīng)力狀態(tài)、加載速度、溫度、環(huán)境介質(zhì)）對它們的影響。二、課程教學(xué)基本要求無論從當前生產(chǎn)實際需要出發(fā)或是從長遠發(fā)展需要來看，第一章（金屬在單向靜拉伸下的力學(xué)性能）是本課程的基礎(chǔ)。金屬的斷裂韌性（第四章）是近年來材料強度科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的新成就和重大發(fā)展，金屬的疲勞（第五章）是最常見的失效方式之一，特別是隨著斷裂力學(xué)的

12、發(fā)展，使疲勞研究的內(nèi)容大為豐富，因此，這兩章都應(yīng)著重討論。缺口、沖擊和冷脆， 金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學(xué)行為， 金屬磨損均屬工程機械中經(jīng)常遇到的與失效有關(guān)的問題，因此，分別列章，專門討論。金屬在其它靜加載下的力學(xué)性能和高溫下的力學(xué)性能， 只作一般介紹。 陶瓷及聚合物的力學(xué)性能只作一般介紹， 其余內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué)?？梢姳菊n程的重點放在靜強度、疲勞和斷裂韌性的分析討論。在講授本課程時，重點突出金屬在各種不同服役條件下變形和斷裂的基本理論，各種力學(xué)性能指標的物理本質(zhì)及應(yīng)用， 注意金屬的宏觀現(xiàn)象與微觀機制的有機結(jié)合， 注意金屬力學(xué)性能的基礎(chǔ)理論與解決生產(chǎn)實際問題相結(jié)合。位錯理論已在材料科學(xué)基礎(chǔ)課程中作

13、了詳細論述，本課程只是直接運用有關(guān)知識。斷裂力學(xué)中的有關(guān)數(shù)學(xué)力學(xué)推導(dǎo)及運算也不在本課程中詳細敘述，學(xué)生可參閱有關(guān)文獻資料。為了幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中加深理解和掌握好課程內(nèi)容， 我們要求在學(xué)完相應(yīng)的章節(jié)后進行課后復(fù)習(xí)和討論； 各章都布置思考題和習(xí)題； 除了指定的教學(xué)參考書外， 學(xué)生可查閱有關(guān)資料，如教材中各章列出的主要參考文獻、教師補充布置的課外閱讀的文獻資料、學(xué)生自選自學(xué)參考文獻等。三、與其他課程的聯(lián)系本課程應(yīng)在學(xué)生學(xué)完材料力學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)和金屬材料熱處理等課程，具備一定金屬學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)知識后安排學(xué)習(xí)。本課程的后續(xù)課程是失效分析基礎(chǔ)。四、教材、參考書目及主要期刊參考教材：束德林工程材料力學(xué)性能機械工業(yè)出版社， 2003 教學(xué)參考書：黃明志等金屬力學(xué)性能西安交大出版社，1986周惠久等金屬材料強度