07310150材料力学性能教学大纲

1、材料力学性能Mechanical Properties of Materials课程编号： 07310150学 分： 2学 时： 30 （其中：讲课学时： 26 实验学时： 4 上机学时： ） 先修课程： 材料科学基础、工程力学、材料工艺学或组织控制等课程适用专业： 金属材料、无机非金属材料、高分子材料、光电、复合材料、材料成型与加 工等各专业本科三年级学生教 材：工程材料力学性能 ，束德林主编，机械工业出版社， 2008 年 6 月第 2 版 开课学院：一、课程的性质与任务： 材料力学性能是材料类专业的一门主要的技术基础课程 。材料力学性能的基本任务是通过课堂教学和实验教学，使学生掌握材料在

2、不同条件 下的力学行为及其变化规律，掌握表征材料力学性能的各项指标和测定方法，以及影响 材料性能的内外因素，进一步明确材料的组成一工艺一结构一性能的关系，提高学生正 确选择和合理使用材料、改进材料性能方面的能力。二、课程的基本内容及要求：一、绪论1、 教学内容（1） 本课程的目的、性质和主要内容；（2） 本课程与其它课程的关系、课程学习方法。2、 基本要求（1） 理解本课程的目的、性质和主要内容；（2） 了解本课程与其它课程的关系、课程学习方法。 二、材料在单向静拉伸载荷下力学性能1、教学内容（1） 拉伸曲线和应力应变曲线；（2） 弹性变形：弹性变形及其本质、弹性模量、比例极限与弹性极限、弹性

3、比功；（3） 弹性不完整性：包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性；（4） 塑性变形 ：塑性变形方式与特点、 屈服现象与屈服强度、 影响屈服强度的因素、应变硬化、颈缩现象、抗拉强度、塑性；（5） 材料的断裂： 断裂类型和断裂过程、 断裂机理和微观断口特征、 断裂强度、断裂理论的应用、韧性与韧度。2、基本要求（1掌握韧性材料、脆性材料的拉伸曲线和应力应变曲线；（2） 掌握弹性模量的物理概念和工程意义，了解其它弹变阶段的指标的概念， 并了解弹性不完整现象；（3） 掌握金属塑性变形的特点和应变硬化的概念，重点掌握屈服强度、抗拉 强度、塑性指标；（4） 掌握断裂的阶段、类型，了解断裂机理和断裂强度理

4、论，掌握断口特征。三、金属在其他静载荷下的力学性能1教学内容（1） 应力状态软性系数；（2） 压缩：压缩力学性能、压缩试验的特点；（3） 弯曲：弯曲力学性能、弯曲试验的特点；（4） 扭转：扭转力学性能、扭转试验的特点；（5） 缺口试样静载荷试验 缺口效应、缺口试样试验；（6） 硬度试验：布氏、洛氏和维氏硬度的测试原理、试验意义及硬度试验的 特点。2、基本要求（1） 了解应力状态软性系数的概念；（2） 了解压缩、弯曲和扭转试验的特点及相关力学性能指标；（3） 掌握缺口效应，了解缺口试样试验的意义；（4） 掌握几种常用硬度试验的特点与应用范围。四、材料在冲击载荷下的力学性能1、 教学内容（1） 冲

5、击载荷下材料变形和断裂的特点；（2） 冲击弯曲和冲击韧性；（3） 低温脆性：低温脆性现象、韧脆转变温度；（4） 影响冲击韧性和韧脆转变温度的因素：冶金因素、外部因素。2、 基本要求（1） 掌握冲击载荷下材料（主要为金属）变形和断裂的特点；（2） 了解冲击韧性和韧脆转变温度的概念及其影响因素。五、材料的断裂韧度1、教学内容（1）线弹性条件下的材料的断裂韧度：裂纹扩展的基本形式、K -及K c、G及G c ；（2） 弹塑性条件下的金属断裂韧度：J积分原理及断裂韧性Jc、裂纹尖 端张开位移（COD）及断裂韧度-c ；（3） 断裂韧度的测试；（4） 影响断裂韧度的因素：断裂韧度与常规力学性能指标之间的

6、关系、影 响因素；（5） 断裂韧度在工程中的应用。2、基本要求（1） 了解裂纹扩展的基本形式；（2） 掌握K表达式，K及K c的概念与区别；（3） 了解 G c、J c、:c ；（4） 了解断裂韧度的测试方法、影响因素；（5） 掌握K判据及在工程中的应用。六、材料的疲劳1、教学内容（1） 材料疲劳现象及特点：变动载荷和循环应力、疲劳现象及特点、疲劳 宏观断口特征；（2） 疲劳曲线及疲劳抗力：疲劳曲线、疲劳极限、过载持久值及过载损伤 界、疲劳缺口敏感度；（3） 疲劳裂纹扩展及疲劳门槛值：扩展曲线、扩展门槛值、影响因素、疲 劳裂纹扩展速率表达式、裂纹扩展寿命的估算；（4） 疲劳过程及机理： 裂纹萌

7、生过程及机理、裂纹扩展过程及机理；（5） 影响疲劳强度的因素：加工规范、表面状态及尺寸因素、表面强化及残 余应力、材料成分及组织；（6） 低周疲劳： 低周疲劳、热疲劳、冲击疲劳。2、基本要求（1）掌握疲劳特点、宏观断口特征；（2） 掌握疲劳曲线与疲劳极限，了解其他疲劳抗力指标和影响疲劳强度的 因素；（3） 掌握疲劳裂纹扩展速率表达式与扩展门槛值，了解裂纹扩展寿命的估 算方法；（4）了解疲劳过程及机理；（5）了解低周疲劳、热疲劳、冲击疲劳的特点。七、材料在环境介质作用下的力学性能1、教学内容（1）应力腐蚀断裂：现象及产生条件、断裂机理与断口特征、力性指标、 防止措施；（ 2） 氢脆：氢的来源及在

8、金属中存在形式、氢脆类型及其特征、氢致延滞 断裂、氢脆与应力腐蚀的关系、防止措施；（3）腐蚀疲劳：特点及机理、主要影响因素、防止措施。 2、基本要求（1）了解应力腐蚀断裂产生条件、断裂机理、断口特征、力性指标、防止 措施；（2）了解氢脆类型及其特征、氢脆与应力腐蚀的关系、防止措施；（3）了解腐蚀疲劳的特点及机理、主要影响因素、防止措施。八、磨损和接触疲劳1 、教学内容（1）摩擦与磨损的基本概念：摩擦、磨损；（2）滑动磨损：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损；（3）耐磨性及磨损试验方法；（4）提高耐磨性的途径；（ 5） 接触疲劳：接触应力、现象与破坏机理、试验方法、影响因素。 2、基本要求（1） 了解

9、摩擦与磨损的基本概念；（2）掌握几种滑动磨损的特点；（3）了解耐磨性的概念、磨损试验方法及提高耐磨性的途径；（ 4） 掌握接触疲劳的概念与特点。九、材料高温力学性能1、教学内容（1） 材料的蠕变现象；（2） 蠕变变形与断裂机理；（3）高温力学性能：蠕变极限、持久强度、松弛稳定性、影响因素； 2、基本要求（1） 了解材料的蠕变现象；（2） 了解蠕变变形与断裂机理；（3）掌握蠕变极限、持久强度，并了解其影响因素。 十、高分子材料与陶瓷材料的力学性能1 、教学内容（1） 高分子材料的变形与断裂：聚合物结构与性能特点、非晶态聚合物的变形、结晶聚合物的变形、粘弹性、聚合物的强度与断裂；（2）陶瓷材料的力

10、学性能：陶瓷材料的结构特点、陶瓷材料的变形与断裂、 陶瓷的断裂韧性、陶瓷的疲劳强度、陶瓷的耐磨性、陶瓷的抗热震性。3、基本要求（1） 了解聚合物结构与性能特点，了解聚合物的高弹性、粘弹性，了解聚合 物的强度与断裂特点；（2）了解陶瓷的结构特点，了解陶瓷的变形和断裂的特点，了解陶瓷的力学 性能的表征，了解陶瓷的抗热震性的概念。三、课程学时分配：早节讲课实验上机一、绪论1二、材料在单向静拉伸载 荷下力学性能42三、金属在其他静载何下 的力学性能4四、材料在冲击载荷下的 力学性能32五、材料的断裂韧度4六、材料的疲劳2七、材料在环境介质作用 下的力学性能2八、磨损和接触疲劳2九、材料高温力学性能2十

11、、高分子材料与陶瓷材 料的力学性能2四、大纲说明1、本课程的实验要求详见有关实验教学大纲；2、各章学习过程中均布置一定数量的思考题或习题。五、参考书目及学习资料1、金属力学性能，黄明志等，西安交通大学出版社，1986年10月版2、工程材料力学性能，刘瑞堂等，哈尔滨工业大学出版社，2001年版制定人：陈彩凤审定人：刘军批准人：杨娟2013 年 4 月 8 日课程简介课程编码：07310150课程名称： 材料力学性能英文名称：Mechanical Properties of Materials学分：2学 时：30 （其中：讲课学时： 26 实验学时： 4 上机学时： ）课程内容： 材料力学性能是材料类专业的一门主要技术基础课程。阐述材料在各种载荷作用和服役条件下的力学行为及其变化规律， 介绍表征材料性能的各项力学性能指 标和测定方法，分析影响材料性能的内外因素，进一步阐明材料的组成