材料力學(xué)性能雙語實驗教學(xué)大綱

材料力學(xué)性能雙語實驗教學(xué)大綱01．教學(xué)單位名稱：材料科學(xué)與工程學(xué)院02．實驗中心名稱：金屬材料實驗教學(xué)中心03．課程名稱：材料力學(xué)性能（雙語）*04．課程代碼：43230505．課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課06．課程性質(zhì)：選修（限選）07．課程學(xué)時：48學(xué)時，其中含實驗8學(xué)時08．課程學(xué)分：309．面向?qū)I(yè)：材料科學(xué)與工程（金屬材料工程模塊）10．實驗課程的教學(xué)任務(wù)和教學(xué)要求《材料力學(xué)性能》是高等工科院校金屬材料及熱處理專業(yè)教學(xué)計劃中的一門必修技術(shù)專業(yè)課。依據(jù)吉林大學(xué)2018版培養(yǎng)方案和《材料力學(xué)性能》課程教學(xué)大綱的要求，確定了實驗課的教學(xué)任務(wù)及要求。其主要任務(wù)是使學(xué)生掌握金屬材料變形和斷裂的基本規(guī)律，各種金屬力學(xué)性能指標(biāo)的物理和技術(shù)意義、影響因素及其相互關(guān)系。實驗課是本課程的重要環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握常見力學(xué)指標(biāo)的測試原理和方法，接受測量技能的基本訓(xùn)練并樹立標(biāo)準(zhǔn)化意識，加深理解材料組織結(jié)構(gòu)與性能的內(nèi)在聯(lián)系，逐步認(rèn)識到所學(xué)理論知識在工程實踐中所發(fā)揮的重要作用。11．學(xué)生應(yīng)掌握的實驗技術(shù)及實驗?zāi)芰Γ?）了解材料在硬性應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中情況下的脆性趨向；（2）了解試樣缺口幾何形狀對拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線、材料強(qiáng)度、塑性以及斷口形貌的影響；（3）掌握擺錘式?jīng)_擊試驗測定沖擊韌性的原理、測定方法及其應(yīng)用；（4）了解分離式霍普金森壓桿測試原理、操作流程及應(yīng)用；（5）學(xué)會確定韌脆轉(zhuǎn)變溫度Tk的方法并了解溫度對金屬沖擊韌性的影響；（6）了解金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC實驗的基本原理以及對試樣形狀和尺寸的要求；（7）掌握采用三點彎曲試樣測試KIC的方法及實驗結(jié)果的處理方法。12．開設(shè)實驗項目（1）系列缺口試樣靜拉伸實驗及斷口形貌觀察1）了解拉伸試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，掌握操作方法；2）抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長率、斷面收縮率、缺口敏感度等力學(xué)性能指標(biāo)的測試和標(biāo)定；3）試樣變形表面和斷裂表面形態(tài)的觀察和斷裂類型的鑒別。（2）沖擊實驗及韌脆轉(zhuǎn)變溫度測定1）了解沖擊載荷下金屬變形和斷裂的特點；2）掌握低溫下金屬沖擊韌性測定的操作方法；3）了解沖擊試樣的尺寸要求和制備方法；4）利用沖擊韌性及斷口形貌，確定韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍；5）學(xué)習(xí)分離式霍普金森壓桿測試方法。（3）斷裂韌度KIC測定實驗1）掌握金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC實驗的基本原理、測試步驟；2）截面斷口上斷裂形貌觀察，平均裂紋尺寸的測量和計算；3）由彎曲曲線確定KIC的方法及實驗結(jié)果的處理方法；4）掌握斷裂判據(jù)KIC的使用方法。開設(shè)實驗項目一覽表實驗項目編號實驗項目名稱實驗類型實驗性質(zhì)實驗學(xué)時每組人數(shù)首次開出年月43230501系列缺口試樣靜拉伸實驗及斷口形貌觀察綜合性必做2220130943230502沖擊實驗及韌脆轉(zhuǎn)變溫度測定綜合性必做4120151043230503斷裂韌度KIC測定實驗綜合性必做2420151013．實驗教材或指導(dǎo)書或主要參考資料（1）束德林，《工程材料力學(xué)性能》，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.（2）褚武揚(yáng)編著，《斷裂力學(xué)基礎(chǔ)》，北京科學(xué)出版社，1979.（3）石德珂、金志浩，《材料力學(xué)性能》，西安交通大學(xué)出版社，1998.（5）GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》.（7）GB/T12778-2008《金屬夏比沖擊斷口測定方法》.（8）GB/4161-2007《金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC試驗方法》.14．考核要求、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核要求：實驗前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，寫預(yù)習(xí)報告，由指導(dǎo)教師講解實驗原理、方法、內(nèi)容及儀器操作規(guī)程等；學(xué)生獨立完成實驗內(nèi)容，報告要完整。本實驗課程成績占本課程總成績的30%。考核方式：考試。課堂作業(yè)、實驗和期末考核相結(jié)合。根據(jù)學(xué)生實驗完成的具體情況和實驗報告撰寫情況，學(xué)生成績采用百分制。成績評定標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)生必須參加實驗課并提交實驗報告，實驗報告要完整。學(xué)生對實驗的態(tài)度、出勤率和實驗報告的質(zhì)量為成績的評定標(biāo)準(zhǔn)。必須參加本實驗所有實驗，否則不給實驗成績。實際技能掌握和試驗任務(wù)及實驗報告完成情況：成績考核內(nèi)容一覽表序號內(nèi)容要求成績占比%1實驗預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)報告；52實驗?zāi)康恼_全面；53實驗原理實驗原理闡述正確，完整；254實驗過程、材料設(shè)備敘述正確全面；105實驗結(jié)果分析實驗數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理及討論分析正確；406實驗思考題實驗思考題回答全面準(zhǔn)確；107實驗報告質(zhì)量實驗報告規(guī)范，字跡工整，圖表齊全。5材料力學(xué)性能（雙語）（432305）實驗項目卡1No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱材料力學(xué)性能（雙語）2課程編號4323053實驗項目名稱系列缺口試樣靜拉伸實驗及斷口形貌觀察4實驗項目編號432305015網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)27計劃學(xué)時數(shù)28實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康牧私獠牧显谟残詰?yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中情況下的脆性趨向。了解試樣缺口幾何形狀對拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線、材料強(qiáng)度、塑性以及斷口形貌的影響。10實驗內(nèi)容了解拉伸試驗機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及操作方法?？估瓘?qiáng)度、斷后伸長率、缺口敏感度等力學(xué)指標(biāo)的測試和標(biāo)定。試樣變形表面和斷裂表面形態(tài)的觀察和斷裂類型的鑒別。11實驗原理拉伸試驗是測定金屬材料的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的常用方法，是在承受軸向拉伸載荷下測定材料的力學(xué)特性。利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的伸長率、彈性模量、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等性能指標(biāo)。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備拉伸試驗機(jī)，體視顯微鏡15實驗套數(shù)116開出時間20130917教學(xué)單位名稱材料科學(xué)與工程學(xué)院18教學(xué)單位編號4319實驗單位名稱金屬材料實驗教學(xué)中心20實驗中心編號43221實驗地名稱金屬材料工程實驗室22實驗地編號逸夫機(jī)械材料館120，43023一次性材料品名45鋼缺口拉伸試樣24根24一次性材料40元25面向?qū)I(yè)材料科學(xué)與工程（金屬材料工程模塊）26工程師27教授材料力學(xué)性能（雙語）（432305）實驗項目卡2No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱材料力學(xué)性能（雙語）2課程編號4323053實驗項目名稱沖擊實驗及韌脆轉(zhuǎn)變溫度測定4實驗項目編號432305025網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)17計劃學(xué)時數(shù)48實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康恼莆諗[錘式?jīng)_擊試驗測定沖擊韌性的原理、測定方法及其應(yīng)用；了解溫度對金屬沖擊韌性的影響及確定脆性轉(zhuǎn)變溫度Tk的方法；了解分離式霍普金森壓桿測試方法。10實驗內(nèi)容測定20鋼在不同試驗溫度下的沖擊功AK值，并記錄數(shù)據(jù)；觀察斷口形貌；利用斷口法和能量法確定材料脆性轉(zhuǎn)變溫度Tk；分析影響材料沖擊韌性值的因素。11實驗原理擺錘式?jīng)_擊試驗是將一定尺寸和形狀的金屬試樣放在試驗機(jī)的支座上，再將一定重量的擺錘升高到一定高度，使其具有一定位能，然后讓擺錘自由下落將試樣沖斷。低溫沖擊過程配備帶有制冷功能的低溫槽。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備沖擊試驗機(jī)（配低溫槽），體視顯微鏡，分離式霍普金森壓桿測試系統(tǒng)15實驗套數(shù)116開出時間20151017教學(xué)單位名稱材料科學(xué)與工程學(xué)院18教學(xué)單位編號4319實驗單位名稱金屬材料實驗教學(xué)中心20實驗中心編號43221實驗地名稱金屬材料工程實驗室22實驗地編號逸夫機(jī)械材料館427，43623一次性材料品名20鋼沖擊試驗試樣12個、無水乙醇8瓶24一次性材料220元25面向?qū)I(yè)材料科學(xué)與工程（金屬材料工程模塊）26工程師27教授材料力學(xué)性能（雙語）（432305）實驗項目卡3No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱材料力學(xué)性能（雙語）2課程編號4323053實驗項目名稱斷裂韌度KIC測定實驗4實驗項目編號432305035網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)47計劃學(xué)時數(shù)28實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康牧私饨饘俨牧掀矫鎽?yīng)變斷裂韌度KIC實驗的基本原理及對試樣形狀和尺寸的要求；掌握采用三點彎曲方法測試KIC的過程及實驗結(jié)果的處理方法10實驗內(nèi)容金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC實驗的基本原理及步驟；截面斷口上斷裂形貌觀察，平均裂紋尺寸的測量和計算；由彎曲曲線確定KIC及數(shù)據(jù)校核；掌握斷裂判據(jù)KIC的使用方法。11實驗原理斷裂韌度KIC的測量就是把試驗材料制成一定形狀的試樣，并預(yù)制出相當(dāng)于缺陷的裂紋，然后對試樣加載；加載過程中，連續(xù)記錄載荷P與相對應(yīng)的裂紋尖端張開位移V；利用P-V曲線確定裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展載荷。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備拉伸試驗機(jī)（萬能試驗機(jī)），疲勞試驗機(jī)，體視顯微鏡15實驗套數(shù)116開出時間