金屬材料力學性能教學大綱(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上材料力學性能教學大綱一、課程基本情況總 學 時：56 講課學時： 50 實踐學時： 6總 學 分：3.5課程類別：專業(yè)；核心；必修考核方式：考試適用對象：金屬材料工程先修課程：金屬學與熱處理參考教材：束德林，工程材料力學性能，北京：機械工業(yè)出版社， 2011高建明，材料力學性能，武漢：武漢理工大學出版社， 2004石德珂、金志浩，材料力學性能，西安：西安交通大學出版社， 1998劉瑞堂，工程材料力學性能，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2002時海芳、任鑫，材料力學性能，北京：北京大學出版社， 2010二、課程設置目標通過本課程的學習， 使學生了解國家標準對材料不同力

2、學性能測試的相關(guān)要求； 理解金屬材料在不同條件下的力學行為的特點和產(chǎn)生機理； 掌握典型金屬材料力學性能指標的物理含義和影響因素。 使學生具備對金屬材料的變形、 磨損及斷裂失效原因進行分析并初步提出解決方案的能力。以支撐人才培養(yǎng)規(guī)格中在金屬材料科學與工程及相關(guān)領(lǐng)域從事科學研究、 技術(shù)開發(fā)、 工藝要求的實現(xiàn)。三、教學內(nèi)容、教學方法和手段、學時分配知識單元一：金屬在靜載荷作用下的力學性能 （建議 34 學時）知識點 1： 金屬在單向拉伸載荷作用下的力學行為主要內(nèi)容及要求：了解金屬在室溫下單向靜拉伸實驗的最新國家標準及金屬在單向拉伸載荷作用下的應力應變曲線類型， 掌握退火態(tài)低碳鋼在室溫下單向靜拉伸曲線

3、及力學行為。知識點 2： 金屬的彈性變形主要內(nèi)容及要求：理解彈性變形的特點及彈性變形的機理；掌握彈性變形相關(guān)專心-專注-專業(yè)性能指標的含義、影響因素及工程應用；了解彈性不完整性現(xiàn)象及原因。知識點 3： 金屬的塑性變形主要內(nèi)容及要求： 理解塑性變形的特點及其機理； 掌握 塑性變形相關(guān)性能指標的含義、影響因素及工程應用。知識點 4： 金屬的斷裂主要內(nèi)容及要求：理解斷裂的分類方法；掌握微孔聚集型斷裂、解理斷裂、準解理斷裂沿晶斷裂的過程及其斷口的宏觀和微觀特征；了解斷裂強度理論。知識點 5： 金屬在壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下的力學性能主要內(nèi)容及要求：理解壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)實驗特點，掌握相關(guān)力學性能，理解

4、應力狀態(tài)軟性系數(shù)對材料力學行為的影響；掌握布氏硬度、 洛氏硬度、 維氏硬度的原理、 特點、要求及適用范圍；理解缺口對材料力學性能的影響，了解金屬的缺口拉伸的應用。知識點 6： 金屬的斷裂韌度主要內(nèi)容及要求： 理解掌握 K IC 的測試方法、影響因素及其應用；了解 GIC、c和 JIC 的有關(guān)概念。重點： 力學行為發(fā)生的機制及特點； 常見的力學性能指標的含義、 測試方法及其影響因素。難點：金屬的強韌化機制及在工程中的應用。教學方法和手段：講授、研討（針對淬火回火過程中的組織變化，結(jié)合影響金屬強韌化的因素，分析在淬火后鋼材強化的機制，及其回火后韌性改善的原因）知識單元二：金屬在沖擊載荷下的力學性能

5、 （建議 6 學時）知識點 1： 沖擊彎曲主要內(nèi)容及要求：理解沖擊載荷作用下金屬的變形特點；掌握沖擊彎曲的試驗方法。知識點 2： 低溫脆性主要內(nèi)容及要求：理解、掌握低溫脆性現(xiàn)象及本質(zhì)，了解金屬韌脆轉(zhuǎn)變溫度的確定方法；掌握影響沖擊韌性和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的主要因素。重點：金屬沖擊功的測試方法及影響金屬韌性的主要因素。難點：金屬的韌脆轉(zhuǎn)變。教學方法和手段：講授知識單元三： 金屬的疲勞 （建議 6 學時）知識點 1： 高周疲勞主要內(nèi)容及要求：掌握金屬疲勞的現(xiàn)象及特點；了解疲勞曲線的測定方法；理解疲勞斷裂的過程和機理；掌握影響疲勞強度的主要因素。知識點 2： 低周疲勞主要內(nèi)容及要求：理解低周疲勞的過程及本質(zhì)

6、，掌握提高金屬低周疲勞抗力的主要途徑。重點：金屬疲勞斷裂的過程、機理；疲勞斷口的主要特征及影響疲勞強度的主要因素。難點：金屬疲勞斷裂的過程和機理。教學方法和手段：講授知識單元四： 金屬高溫力學性能（建議 4 學時）知識點 1： 高溫作用下的力學行為特點主要內(nèi)容及要求：掌握長時高溫條件下力學行為與室溫和短時高溫條件下力學行為的主要區(qū)別。知識點 2： 金屬的蠕變主要內(nèi)容及要求：理解金屬蠕變機理；掌握金屬蠕變現(xiàn)象及規(guī)律知識點 3： 金屬的蠕變斷裂主要內(nèi)容及要求：了解金屬蠕變及蠕變斷裂的相關(guān)性能指標和測試方法；理解金屬蠕變斷裂的機理及影響金屬高溫力學性能的主要因素；掌握金屬蠕變斷裂的特征。重點：金屬蠕

7、變和蠕變斷裂機理；影響金屬高溫力學性能的主要因素。難點：金屬蠕變和蠕變斷裂機理。教學方法和手段：講授綜合訓練項目一： 金屬強韌化機制及應用目的和要求：通過該訓練使學生掌握金屬強化的主要方法及專業(yè)文獻查閱的方法和途徑，并具有對文獻資料進行歸納總結(jié)和提煉的初步能力， 初步掌握撰寫學術(shù)論文的基本要求。學生結(jié)合強度和塑性的影響因素在課后去查閱相關(guān)資料或去現(xiàn)場調(diào)研， 了解相關(guān)強化機制的研究及應用現(xiàn)狀， 并根據(jù)所學的知識和查閱的資料及調(diào)研情況， 按照學術(shù)論文的格式撰寫一篇 3000 字以上綜述（附 10 篇以上的參考文獻） ，進行宣講，同學間相互提問，教師進行點評。成果形式：論文綜合訓練項目二： 表面強化

8、對機械零件疲勞性能的影響目的和要求：通過該訓練使學生能夠利用所掌握的只是知識分析實際工程問題，尋找出導致其失效的主要原因， 并提出解決問題的方法。 從而培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力。選取一種典型的機械零件（軸、齒輪、軸承、彈簧） ，對其服役條件進行分析，分析其疲勞及其他失效的類型及原因，提出解決問題的措施，并分析其可行性。撰寫一篇 3000 字左右的論文。成果形式：論文綜合訓練項目三： 自主設計實驗目的和要求： 通過該訓練培養(yǎng)學生在學習和實踐過程中提出問題、 發(fā)現(xiàn)問題的能力，使其具有運用理論知識分析問題， 解決問題的能力， 使其了解撰寫項目申請書和結(jié)題報告的基本要求； 學生 3-5 人組成一

9、個小組， 根據(jù)學習過程中、 現(xiàn)場調(diào)研和查閱資料中發(fā)現(xiàn)的問題，利用所掌握的影響金屬力學性能的影響因素和改善性能的措施， 按照科研項目申請輸?shù)囊笞灾髟O計一個實驗研究方案，進行答辯，教師就其方案的意義、科學性和可行性進行點評，并指導學生對實驗研究方案進行修改完善， 經(jīng)審查通過后可作為一個自主設計實驗， 協(xié)調(diào)實驗室進行實驗研究。學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)撰寫研究報告。成果形式：實驗論證方案、研究報告四、其它教學環(huán)節(jié)序號 實驗名稱 目的要求 主要內(nèi)容實驗學時實驗類型開出要求掌握 靜拉伸的試驗方法， 對 經(jīng)淬火 后不同溫度了解 金屬在硬應力狀態(tài) 回 火的中 碳鋼材料進1系列缺口靜拉伸實驗及斷口形貌觀察和應力集中條

10、件下脆化傾向； 了解 試樣缺口幾何行 光滑試 樣及不同缺口 試樣進 行軸向和偏2 綜合 選做形狀對其強度、 塑性及斷 斜拉伸，測試其強度和口形貌的影響。 塑性掌握 布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、 顯微硬度、 布氏硬度、 洛氏硬度、 維肖氏硬度的實驗原理和 氏硬度、 顯微硬度、 肖氏2 硬度測定實驗方法及應用， 感性認 硬度計的使用方法， 適用 2 驗證 選做識 微觀硬度和宏觀硬度 范圍，并進行相應材料的的關(guān)系， 硬度和抗拉強度 硬度測試的近似關(guān)系。了解 金屬斷裂韌度 KIC 實3 斷裂韌度 K IC 測定驗的基本原理及對實驗形狀和尺寸的要求， 掌握三點彎曲試樣測定 KIC 的方法及實驗結(jié)果的處

11、理三點彎曲試樣測定 KIC的方法及實驗結(jié)果的處理方法2 驗證 選做方法掌握 扭轉(zhuǎn)強度測試方法， 測定低碳鋼和鑄鐵的扭理解脆性和韌性兩種材 轉(zhuǎn)曲線，測定低碳鋼的屈4 金屬的扭轉(zhuǎn)實驗料變形和破壞特點。服點和抗扭強度， 測定鑄鐵抗扭強度， 觀察、比較2 驗證 選做兩種材料變形和破壞特點。掌握 低溫沖擊彎曲的試5驗方法 ，了解 溫度對金屬 測定低碳鋼的溫度 - 韌性沖擊彎曲實驗及韌沖擊韌性的影響規(guī)律及 變化曲線，確定韌脆轉(zhuǎn)變脆轉(zhuǎn)變溫度的測定韌脆轉(zhuǎn)變溫度的確定方 溫度。2 驗證 選做法了解 旋轉(zhuǎn)彎曲試驗機的結(jié)構(gòu)工作原理， 疲勞試樣 利用旋轉(zhuǎn)彎曲試驗機測6 金屬的疲勞實驗的尺寸及加工要求， 掌握疲勞曲線及

12、疲勞強度的定調(diào)質(zhì)態(tài)中碳鋼和調(diào)質(zhì)+ 表面淬火中碳鋼試樣2 驗證 選做測定方法， 理解 表面強化 的疲勞極限。都疲勞抗力的影響。掌握 失重法測定耐磨量的試驗方法， 理解 組織和 利用磨粒磨損試驗機測7 金屬的磨損實驗 成分對耐磨性能的影響， 2 驗證 選做定金屬材料的磨損量。了解 實驗機的原理和實驗方法。學生 3-5 人組成一個小組，根據(jù)學習過程中、現(xiàn)場調(diào)研和查閱資料中發(fā)現(xiàn)的問題，利用所掌握的影響金屬力學性能的影響因素和改善性能的措施，按照科研項目申請輸?shù)囊笞灾髟O計一個實驗研究方案，進行答辯，教師就其方案的意義、 科自主設計實驗學性和可行性進行點評，并指導學生對實驗研究8（綜合訓練） 方案進行修改完善， 經(jīng)審 設計 選做查通過后可作為一個自 主設計實驗， 協(xié)調(diào)實驗室 進行實驗研究。 學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)撰寫研究報告。通過該訓練培養(yǎng)學生在學習和實踐過程中提出問題、發(fā)