《材料力學(xué)性能與失效分析》課程教學(xué)大綱

1、材料力學(xué)性能與失效分析課程教學(xué)大綱課程編號：103095206課程名稱：材料力學(xué)性能與失效分析高等教育層次：本科課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質(zhì)：選修對應(yīng)于材料科學(xué)與工程專業(yè)，屬于：AZ專業(yè)課程高端模塊本課程的思政工作要點是奉獻精神教育開課學(xué)年及學(xué)期：本科三年級 第1學(xué)期先修課程：a材料科學(xué)基礎(chǔ)；b材料力學(xué)課程總學(xué)時：64（其中實驗課12學(xué)時），總學(xué)分：4課程教學(xué)形式：3研究型課程課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)效果評價課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識能力素養(yǎng)各方面的具體教學(xué)結(jié)果）教學(xué)效果評價不及格及格，中良優(yōu)1.通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生知悉材料力學(xué)性能與失效分析的基本概念和基本理論，理解材料力學(xué)性能與失效分析工程應(yīng)用的

2、背景，將工程力學(xué)知識與材料變形破壞機制相結(jié)合，深入理解材料變形破壞的物理本質(zhì)，知悉和理解失效分析過程中所蘊含的技術(shù)、經(jīng)濟、管理、人力資源和心理學(xué)等多種要素，了解失效分析方法、過程、規(guī)范，能將相關(guān)知識用于識別和判斷材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.完全不知道，或?qū)Σ牧狭W(xué)性能與失效分析知識有碎片化的理解。2.完全沒能力解決材料力學(xué)性能與失效分析問題，或能夠運用零碎的材料力學(xué)性能與失效分析原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析問題。不能將相關(guān)知識用于識別和判斷材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.對材料力學(xué)性能與失效分析主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析核心過程能理解，

3、但不完整。2.整體上具備運用材料力學(xué)性能與失效分析原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性?；灸軌?qū)⑾嚓P(guān)知識用于識別和判斷材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.對材料力學(xué)性能與失效分析主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用材料力學(xué)性能與失效分析原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。能較好地將相關(guān)知識用于識別和判斷材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.對材料力學(xué)性能與失效分析主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析核心過程能

4、完整系統(tǒng)地理解。2. 具備運用材料力學(xué)性能與失效分析原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析問題的能力。能將相關(guān)知識用于識別和判斷材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2. 使學(xué)生能夠運用數(shù)學(xué)、物理等知識對與材料力學(xué)行為相關(guān)的復(fù)雜工程問題進行正確表達，通過課程中的小組學(xué)習(xí)和小組實踐項目研究，掌握基本的表達、溝通和協(xié)作技巧，養(yǎng)成團隊工作所需的責(zé)任感、主動性和包容性等基本素質(zhì)，形成與他人密切合作解決復(fù)雜工程問題的行為習(xí)慣。1.完全不知道，或不能正確表達與材料力學(xué)行為相關(guān)的復(fù)雜工程問題。2.完全沒能力解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題，或能夠運用零碎的基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和

5、協(xié)作技巧問題。1. 能夠?qū)εc材料力學(xué)行為相關(guān)的復(fù)雜工程問題進行基本的表達。對基本的表達、溝通和協(xié)作技巧主要內(nèi)容，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧基本信息，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧核心過程能理解，但不完整。2.整體上具備運用基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性。1. 能夠?qū)εc材料力學(xué)行為相關(guān)的復(fù)雜工程問題進行較好的表達。對基本的表達、溝通和協(xié)作技巧主要內(nèi)容，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧基本信息，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題的

6、能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。1. 能夠?qū)εc材料力學(xué)行為相關(guān)的復(fù)雜工程問題進行正確表達。對基本的表達、溝通和協(xié)作技巧主要內(nèi)容，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧基本信息，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧核心過程能完整系統(tǒng)地理解。2.具備運用基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題的能力。3. 通過課程學(xué)習(xí)和項目實踐鍛煉，使學(xué)生具備材料力學(xué)性能與失效分析測試過程實施能力，養(yǎng)成從全局和流程的觀點對待材料力學(xué)性能與失效分析的基本意識，能夠按照一定的規(guī)范完成簡單的材料力學(xué)性能與失效分析項目，能夠結(jié)合失效分析的結(jié)果從力學(xué)性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設(shè)計或工藝流程設(shè)計方案提出

7、評估和改進意見。1.完全不知道，或?qū)Σ牧狭W(xué)性能與失效分析測試分析過程知識，有碎片化的理解。2.完全沒能力解決材料力學(xué)性能與失效分析項目測試分析過程問題，或能夠運用零碎的材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程問題。不具備從力學(xué)性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設(shè)計或工藝流程設(shè)計方案提出評估和改進意見。1.對材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程核心過程能理解，但不完整2.整體上具備運用材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程問題的能

8、力，但缺乏系統(tǒng)性。能夠從力學(xué)性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設(shè)計或工藝流程設(shè)計方案提出初步的評估和改進意見。1.對材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。能夠從力學(xué)性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設(shè)計或工藝流程設(shè)計方案提出較好的評估和改進意見。1.對材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程基本信息

9、，材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程核心過程能完整系統(tǒng)地理解。2.具備運用材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析測試分析過程問題的能力。能夠從力學(xué)性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設(shè)計或工藝流程設(shè)計方案提出有價值的評估和改進意見。4. 通過課程的學(xué)習(xí)和項目實踐鍛煉，掌握材料力學(xué)性能測試表征和失效分析常用儀器設(shè)備的原理和功能，并能在工程實踐中正確選擇或開發(fā)，具備對一般材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施的工程素養(yǎng)。1.完全不知道，或?qū)Σ牧狭W(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施知識，有碎片化的理解。2.完全沒能力解決材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、

10、設(shè)計和實施問題，或能夠運用零碎的材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施問題。不掌握材料力學(xué)性能測試表征和失效分析常用儀器設(shè)備的原理和功能。1.對材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施核心過程能理解，但不完整2.整體上具備運用材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性。基本掌握材料力學(xué)性能測試表征和失效分析常用

11、儀器設(shè)備的原理和功能。1.對材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施基本信息，材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。較好地掌握材料力學(xué)性能測試表征和失效分析常用儀器設(shè)備的原理和功能。1.對材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施主要內(nèi)容，材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施基本信息，材

12、料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施核心過程能完整系統(tǒng)地理解。2.具備運用材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施原理，分析解決材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施問題的能力。掌握材料力學(xué)性能測試表征和失效分析常用儀器設(shè)備的原理和功能，并能在工程實踐中正確選擇或開發(fā)。課程教學(xué)目標(biāo)與所支撐的畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求（指標(biāo)點）編號畢業(yè)要求（指標(biāo)點）內(nèi)容課程教學(xué)目標(biāo)（給出知識能力素養(yǎng)各方面的的具體教學(xué)結(jié)果）2.1能夠基于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)的科學(xué)原理思考與金屬材料、無機非金屬材料相關(guān)的科學(xué)與工程問題，識別和判斷復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目標(biāo)1：通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生知悉材

13、料力學(xué)性能與失效分析的基本概念和基本理論，理解材料力學(xué)性能與失效分析工程應(yīng)用的背景，將工程力學(xué)知識與材料變形破壞機制相結(jié)合，深入理解材料變形破壞的物理本質(zhì)，知悉和理解失效分析過程中所蘊含的技術(shù)、經(jīng)濟、管理、人力資源和心理學(xué)等多種要素，了解失效分析方法、過程、規(guī)范，能將相關(guān)知識用于識別和判斷材料領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.2能夠基于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、力學(xué)的科學(xué)原理和方法正確表達與金屬材料、無機非金屬材料相關(guān)的復(fù)雜工程問題。目標(biāo)2：使學(xué)生能夠運用數(shù)學(xué)、物理等知識對與材料力學(xué)行為相關(guān)的復(fù)雜工程問題進行正確表達，通過課程中的小組學(xué)習(xí)和小組實踐項目研究，掌握基本的表達、溝通和協(xié)作技巧，養(yǎng)成團隊工作所

14、需的責(zé)任感、主動性和包容性等基本素質(zhì)，形成與他人密切合作解決復(fù)雜工程問題的行為習(xí)慣。目標(biāo)3：通過課程學(xué)習(xí)和項目實踐鍛煉，使學(xué)生具備材料力學(xué)性能與失效分析測試過程實施能力，養(yǎng)成從全局和流程的觀點對待材料力學(xué)性能與失效分析的基本意識，能夠按照一定的規(guī)范完成簡單的材料力學(xué)性能與失效分析項目，能夠結(jié)合失效分析的結(jié)果從力學(xué)性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設(shè)計或工藝流程設(shè)計方案提出評估和改進意見。5.1了解金屬材料、無機非金屬材料成份結(jié)構(gòu)分析和性能表征常用的儀器設(shè)備、計算模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。目標(biāo)4：通過課程的學(xué)習(xí)和項目實踐鍛煉，掌握材料力學(xué)性能測試表征和失效分析常用儀器設(shè)備的原理和功能，

15、并能在工程實踐中正確選擇或開發(fā)，具備對一般材料力學(xué)性能與失效分析工程項目的分析、設(shè)計和實施的工程素養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時分配、與進度安排教學(xué)內(nèi)容學(xué)時分配所支撐的課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法與策略（可結(jié)合教學(xué)形式描述）（選填）緒論第1章 單向靜拉伸力學(xué)性能 1.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線1.2 彈性變形與彈性不完整性1.3 塑性變形、屈服強度、形變硬化1.4 金屬斷裂、斷裂強度、斷裂理論及其應(yīng)用(41，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐第2章 其他靜載荷下的力學(xué)性能 2.1 壓縮特點與壓縮試驗2.2 彎曲試驗與彎曲強度2.3 扭轉(zhuǎn)特點與扭轉(zhuǎn)試驗2.4 硬度的物理含義與測試方法41，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐第3章

16、沖擊載荷下的力學(xué)性能3.1沖擊變形與斷裂3.2 影響沖擊韌性的因素(21，2，3，4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐第4章 金屬的斷裂韌度 4.1 線彈性條件下的斷裂韌度4.2 彈塑性條件下的斷裂韌度4.3 斷裂韌度的影響因素與測量41，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第5章 金屬的疲勞5.1 疲勞現(xiàn)象和疲勞機理5.2 疲勞強度與影響因素5.3 低周疲勞5.4 接觸疲勞(61，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第6章 應(yīng)力腐蝕和氫脆6.1 應(yīng)力腐蝕和防止措施6.2 氫脆及其防止措施21，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第7章 金屬的磨損7.1 磨損及其機理7.2 材料的耐磨性21，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第8章 材料的高溫力學(xué)性能 8

17、.1 蠕變現(xiàn)象及其機理8.2 高溫強度與高溫硬度8.3 影響高溫力學(xué)性能因素21，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第9章 陶瓷材料的力學(xué)性能9.1 陶瓷材料的結(jié)構(gòu)9.2 陶瓷材料的變形和斷裂9.3 陶瓷材料的硬度和耐磨性21，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第10章 復(fù)合材料的力學(xué)性能10.1 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能特點10.2 單向復(fù)合材料的力學(xué)性能10.3 復(fù)合材料的斷裂和疲勞21，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第11章 聚合物材料力學(xué)性能11.1 聚合物材料的結(jié)構(gòu)11.2 聚合物材料的彈性、變形和斷裂11.3 聚合物材料的疲勞21，2，3課堂講授小組學(xué)習(xí)第12章 失效分析概論12.1 失效與失效分析12.2 失效分析

18、的意義12.3 失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第13章 失效分析基礎(chǔ)知識13.1 機械零件失效形式與來源13.2 應(yīng)力集中與零件失效13.3 殘余應(yīng)力與零件失效13.4 材料的韌性與斷裂設(shè)計13.5 應(yīng)力分析與失效分析21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第14章 失效分析基本方法14.1 失效分析的思路及方法14.2 失效分析的程序及步驟14.3 斷口分析21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第15章 靜載荷作用下的斷裂失效分析15.1 過載斷裂失效分析15.2 材料致脆斷裂失效分析15.3 環(huán)境致脆斷裂失效分析15.4 混合斷裂失效分析21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐

19、第16章 疲勞斷裂失效分析16.1 疲勞斷裂失效的基本形式和特征16.2 疲勞斷口形貌及其特征16.3 疲勞斷裂失效類型與鑒別16.4 疲勞斷裂失效的原因與預(yù)防21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第17章 磨損與腐蝕失效分析17.1 磨損失效分析17.2 腐蝕失效分析21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第18章 金屬構(gòu)件加工缺陷與失效18.1 鑄造加工缺陷與失效18.2 鍛造加工缺陷與失效18.3 焊接加工缺陷與失效18.4 熱處理缺陷與失效18.5 金屬零件冷加工缺陷與失效21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第19章 涂層失效分析21，2，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)第20章 實際構(gòu)件失效分析實例41，2，3

20、,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐實驗一：拉伸/壓縮/彎曲實驗 42，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐實驗二 沖擊實驗 22，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐實驗三 低溫脆性實驗 22，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐實驗四 斷口形貌分析實驗 22，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐實驗五 動態(tài)壓縮/拉伸實驗 22，3,4課堂講授小組學(xué)習(xí)項目實踐考核與成績評定：平時成績、期末考試在總成績中的比例，平時成績的記錄方法。考核采用百分制。（1）平時成績占總成績40%，包括：作業(yè) 10%；項目實踐作業(yè)10%；實驗報告10%；文獻翻譯5%；考勤5%。（2）期末閉卷考試占總成績60% 。教材，參考書:選用教材：自編講義參

21、考書：1. 束德林.工程材料力學(xué)性能（第三版）M. 北京：機械工業(yè)出版社，2016.2. 孫智.失效分析基礎(chǔ)與應(yīng)用M. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.3. 楊道明. 金屬力學(xué)性能與失效分析M.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.4. Engineering Materials Properties and Selection(Seventh Edition)M,Kenneth G.Budinski and Michael K.Budinski.2002(ISBN:0-13-030533-2).5. 鐘群鵬. 斷口學(xué)M.北京：機械工業(yè)出版社，2006.6. 張棟.失效分析M.北京：國防工業(yè)出版社，2004.7. 查利R.布魯克斯.工程材料的失效分析M. 謝斐娟，孫家驤譯.北京：機械工業(yè)出版社，2003.8. Yung-Li Lee. 疲勞試驗測試分析理論與實踐. 張然治主譯. 北京：國防工業(yè)出版社，2011. 9. 李守新. 高強度鋼超高周疲勞性能非金屬夾雜物的影響. 北京：冶金工