《材料力學性能》課程教學大綱

《材料力學性能》課程教學大綱一、課程基本情況課程代碼：101134223505課程名稱（中/英文）：材料力學性能/MechanicalPropertiesofMaterials課程類別：專業(yè)必修課程學分：2總學時：32理論學時：28實驗/實踐學時：4適用專業(yè)：金屬材料工程適用對象：本科先修課程：材料工程基礎(chǔ)、材料科學基礎(chǔ)、熱處理原理教學環(huán)境：多媒體教室/實驗室開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的《材料力學性能》是金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)必修基礎(chǔ)課。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性能依據(jù)；也為充分發(fā)揮材料的性能潛力，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。學習本課程的目的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。同時了解材料力學性能學科發(fā)展及其對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響，開闊學生視野，培養(yǎng)學生的社會責任感及終身自學的能力，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、服務(wù)祖國的理想。2.對接崗位能力需求使學生理解在外力作用下材料失效的過程、機制和力學模型；理解如何評價材料以及用什么樣的力學性能指標評價材料；在零件設(shè)計中如何優(yōu)選材料，尤其是在生產(chǎn)過程中如何優(yōu)化工藝以改善材料在服役條件下的力學性能；掌握材料基本力學性能的測試原理和方法，以及了解新材料和新技術(shù)的發(fā)展對材料力學性能提出的新要求，從而減少和防止因材料失效而造成經(jīng)濟損失以及可能的人員傷亡，為提高產(chǎn)品質(zhì)量及其在國際市場上的競爭力作出貢獻。三、課程教學目標1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標點1.3]掌握工程基礎(chǔ)理論和金屬材料專業(yè)理論，并能夠用于解決金屬材料領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。[畢業(yè)要求指標點2.3]能夠借助信息技術(shù)、數(shù)據(jù)分析等多種手段對金屬材料工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進行計算、表征和分析，以獲得有效結(jié)論。[畢業(yè)要求指標點3.2]能夠運用工程基礎(chǔ)知識，針對金屬材料的成分設(shè)計、制備加工等復(fù)雜工程問題，通過合理選材，或者設(shè)計/開發(fā)加工技術(shù)及工藝流程，滿足特定需求。2.課程教學目標對應(yīng)畢業(yè)要求，具體內(nèi)容如下教學目標1：掌握各種材料力學性能的基本概念、測試材料力學性能和材料評價的基本方法，并能夠根據(jù)材料力學性能指標評價判定金屬材料性能優(yōu)劣。（支撐畢業(yè)要求指標點1.3）教學目標2：掌握材料力學行為中常見的拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、疲勞性能、蠕變性能、不同環(huán)境下的力學性能、摩擦與磨損與高溫力學性能等的基本特征，并能根據(jù)材料的斷裂或失效形式判斷材料金屬材料加工中出現(xiàn)的問題。（支撐畢業(yè)要求指標點2.3）教學目標3：掌握金屬材料應(yīng)用過程中材料優(yōu)選方法，具備根據(jù)金屬材料加工或產(chǎn)品質(zhì)量的需要選擇合適的材料力學性能分析測試方法，針對生產(chǎn)過程中優(yōu)化工藝以改善材料在服役條件下的力學性能，減少和防止因材料失效而造成的損失。（支撐畢業(yè)要求指標點3.2）四、教學課時安排（一）學時分配主題或知識點教學內(nèi)容總學時學時完成課程教學目標講課實驗實踐主題或知識點1緒論22001主題或知識點2金屬在單向靜拉伸下的力學性能64201、2主題或知識點3金屬在其它靜加載下的力學性能44001、2主題或知識點4缺口試樣的力學性能44201、2主題或知識點5金屬的斷裂韌性44001、2、3主題或知識點6金屬的疲勞44001、2、3主題或知識點7金屬的磨損和接觸疲勞22001、2、3主題或知識點8金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學性能22002、3主題或知識點9金屬的高溫力學性能22002、3合計322840（二）實驗/實踐教學安排序號實驗/實踐項目名稱實驗/實踐學時實驗/實踐類型實驗/實踐要求每組人數(shù)備注1金屬拉伸實驗2必做5~62沖擊實驗2必做5~6五、重點難點及教學設(shè)計主題或知識點1緒論1.教學內(nèi)容材料力學性能相關(guān)基礎(chǔ)知識，激發(fā)學生的民族自豪感和專業(yè)學習的興趣，投身祖國建設(shè)的理想。2.教學重點材料力學性能的分類與概念3.教學難點材料力學性能的分類與概念4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點2金屬在單向靜拉伸下的力學性能1.教學內(nèi)容頸縮現(xiàn)象、頸縮判據(jù)的推導及證明，金屬材料的斷裂的基本規(guī)律和原理。金屬的斷裂和真實應(yīng)力應(yīng)變曲線。金屬材料彈性變形、塑性變形的基本規(guī)律和原理。金屬材料的拉伸曲線圖，以及金屬常用力學性能指標的物理意義、工程意義。彈性變形和塑性變形的過程和本質(zhì)。2.教學重點圖表、曲線的運用，彈性變形和塑性變形的過程和本質(zhì)。3.教學難點圖表、曲線的運用，彈性變形和塑性變形的過程和本質(zhì)。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點3金屬在其它靜加載下的力學性能1.教學內(nèi)容金屬材料的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮載荷下的力學行為，金屬在扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮載荷下的力-變形曲線及基本力學性能指標。金屬的硬度測試方法。2.教學重點金屬在扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮載荷下的力-變形曲線及基本力學性能指標，金屬的硬度測試方法。3.教學難點金屬在扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮載荷下的力-變形曲線及基本力學性能指標，金屬的硬度測試方法。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點4缺口試樣的力學性能1.教學內(nèi)容材料的缺口效應(yīng)和缺口敏感度，金屬在沖擊載荷下的力學性能。金屬的低溫脆性，低溫脆性的測試方法。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。2.教學重點低溫脆性的測試方法，F(xiàn)AD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。3.教學難點低溫脆性的測試方法，F(xiàn)AD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。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點5金屬的斷裂韌性1.教學內(nèi)容材料的低應(yīng)力脆斷的現(xiàn)象及本質(zhì)、裂紋擴張的力學參量，線彈性力學和彈塑性力學的應(yīng)力場分析。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。金屬斷裂韌性的指標，金屬構(gòu)件安全性的定量計算，以及影響斷裂韌性的基本因素及提高途徑。2.教學重點金屬斷裂韌性的指標，金屬構(gòu)件安全性的定量計算，以及影響斷裂韌性的基本因素及提高途徑。3.教學難點金屬斷裂韌性的指標，金屬構(gòu)件安全性的定量計算，以及影響斷裂韌性的基本因素及提高途徑。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點6金屬的疲勞1.教學內(nèi)容金屬的疲勞現(xiàn)象。材料的疲勞破壞過程以及影響疲勞的基本因素及提高途徑。疲勞壽命的定量計算，材料的疲勞抗力指標。低周疲勞和沖擊疲勞。2.教學重點疲勞壽命的定量計算，材料的疲勞抗力指標。3.教學難點疲勞壽命的定量計算，材料的疲勞抗力指標。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點7金屬的磨損和接觸疲勞1.教學內(nèi)容磨損現(xiàn)象以及磨損分類。材料的磨損機理。材料的疲勞抗力指標，磨損的試驗方法以及提高金屬耐磨性的途徑。金屬的接觸疲勞。2.教學重點注意通過實例鞏固課程中所學內(nèi)容。3.教學難點注意通過實例鞏固課程中所學內(nèi)容。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點8金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學性能1.教學內(nèi)容應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)力腐蝕斷裂的基本機理以及氫脆的分類，材料應(yīng)力腐蝕的力學性能指標，應(yīng)力腐蝕與氫滯延滯斷裂的區(qū)別與聯(lián)系。2.教學重點材料應(yīng)力腐蝕的力學性能指標，應(yīng)力腐蝕與氫滯延滯斷裂的區(qū)別與聯(lián)系。3.教學難點材料應(yīng)力腐蝕的力學性能指標，應(yīng)力腐蝕與氫滯延滯斷裂的區(qū)別與聯(lián)系。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式主題或知識點9金屬的高溫力學性能1.教學內(nèi)容金屬的蠕變現(xiàn)象，理解蠕變變形與斷裂機理，材料的金屬高溫力學性能指標及影響因素。2.教學重點區(qū)分蠕變極限和持久強度的概念。3.教學難點區(qū)分蠕變極限和持久強度的概念。4.教學方案設(shè)計（含教學方法、教學手段）啟發(fā)式、互動式、討論式六、學生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學生獲取知識的能力、應(yīng)用所學知識分析問題和解決問題能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、平時階段測驗等多種形式、多個階段等全過程的考核，使學生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進一步提升本課程教學效果。學生成績評定表考核方式平時成績期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文實驗√√√√√成績比例%51051010602.課程教學目標的考核內(nèi)容本課程教學目標與考核方式評價權(quán)重如表所示：課程教學目標支撐畢業(yè)要求指標點考核評價方式權(quán)重（%）過程性考核實驗期末考試合計出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測驗教學目標1指標點1.357215~3029~44教學目標2指標點2.336415~2029~34教學目標3指標點3.227415~1829~30合計10201060100備注：各教學目標及評價方法的權(quán)重教師可以根據(jù)實際情況進行微調(diào)。3.成績評價標準平時成績評定及考核標準考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（10%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并有自己獨到的見解偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準確回答問題，并提出自己的見解有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關(guān)問題遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題作業(yè)（10%）能夠獨立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論能夠獨立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運用所學知識和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論基本能夠獨立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運用所學知識和理論解決問題的能力基本符合要求不能獨立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運用所學知識和理論解決問題的能力階段測驗（10%）完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)閮?yōu)秀完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評定分，總評成績?yōu)閮?yōu)良完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)橹械韧瓿伤须A段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)榧案駴]有完成階段測試，根據(jù)參考答案評分，總評成績不及格實驗（10%）實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論，提出意見。實驗報告能夠完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實驗報告中提出的問題，對實驗中遇到的問題進行討論。實驗報告基本能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實驗報告中提出的問題。實驗報告不能獨立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學目標評價標準考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學目標1熟練掌握各種材料力學性能的基本概念、測試材料力學性能和材料評價的基本方法，并能夠根據(jù)材料力學性能指標綜合評價判定金屬材料性能優(yōu)劣。能夠準確掌握各種材料力學性能的基本概念、測試材料力學性能和材料評價的基本方法，并能夠根據(jù)材料力學性能指標正確評價判定金屬材料性能優(yōu)劣。掌握各種材料力學性能的基本概念、測試材料力學性能和材料評價的基本方法，并能夠根據(jù)材料力學性能指標合理評價判定金屬材料性能優(yōu)劣?；菊莆崭鞣N材料力學性能的基本概念、測試材料力學性能和材料評價的基本方法，并能夠根據(jù)材料力學性能指標基本評價判定金屬材料性能優(yōu)劣。不能掌握各種材料力學性能的基本概念、測試材料力學性能和材料評價的基本方法，不能夠根據(jù)材料力學性能指標評價判定金屬材料性能優(yōu)劣。教學目標2能夠熟練掌握材料力學行為中常見的拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、疲勞性能、蠕變性能、不同環(huán)境下的力學性能、摩擦與磨損與高溫力學性能等的基本特征，并能根據(jù)材料的斷裂或失效形式準確判斷材料金屬材料加工中出現(xiàn)的問題。能夠準確掌握材料力學行為中常見的拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、疲勞性能、蠕變性能、不同環(huán)境下的力學性能、摩擦與磨損與高溫力學性能等的基本特征，并能根據(jù)材料的斷裂或失效形式正確判斷材料金屬材料加工中出現(xiàn)的問題。能夠掌握材料力學行為中常見的拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、疲勞性能、蠕變性能、不同環(huán)境下的力學性能、摩擦與磨損與高溫力學性能等的基本特征，并能根據(jù)材料的斷裂或失效形式判斷材料金屬材料加工中出現(xiàn)的問題?；灸軌蛘莆詹牧狭W行為中常見的拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、疲勞性能、蠕變性能、不同環(huán)境下的力學性能、摩擦與磨損與高溫力學性能等的基本特征，并能根據(jù)材料的斷裂或失效形式基本判斷材料金屬材料加工中出現(xiàn)的問題。不能掌握材料力學行為中常見的拉伸性能、沖擊性能、斷裂韌性、疲勞性能、蠕變性能、不同環(huán)境下的力學性能、摩擦與磨損與高溫力學性能等的基本特征，不能根據(jù)材料的斷裂或失效形式判斷材料金屬材料加工中出現(xiàn)的問題。教學目標3熟練掌握金屬材料應(yīng)用過程中材料優(yōu)選方法，具備根據(jù)金屬材料加工或產(chǎn)品質(zhì)量的需要選擇合適的材料力學性能分析