《材料力学性能》教学大纲

《材料力学性能》教学大纲课程英文名MechanicalPropertiesofMaterials课程代码05M0016学分2总学时32理论学时32实验/实践学时0课程类别专业课课程性质必修先修课程大学物理、材料科学基础适用专业材料科学与工程开课学院材化学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位《材料力学性能》是材料专业学生必修的一门重要的专业教育课。重点讲述在各种加载条件下或加载条件与环境（温度、介质）的共同影响下材料变形和断裂的本质及其基本规律，为正确选择和合理使用材料提供可靠的力学性能依据；为充分发挥材料的性能潜力，改进或创新工艺，研制新材料及机器零件或构件的失效分析提供基础。本课程是从各种构件的服役条件和失效现象出发，提出衡量材料失效抗力的正确指标。通过本课程的学习，要求学生掌握材料各种力学性能指标的物理意义、工程技术意义和测试方法，弄清这些指标之间的相互关系，分析内在因素和外在条件对力学性能指标的影响及其变化规律，具备材料强化和韧化的研究思路和方法。（二）课程目标1.掌握材料力学性能的重要基本概念、基本原理、分类和应用范围；2.根据相关的材料力学性能基础知识和基本原理，能够对材料失效分析和新材料设计工程问题中的重要关键点和力学性能指标进行分析，培养学生实事求是、精益求精的工匠精神；3.掌握各种材料力学性能的影响因素及相互关系，分析和计算相对简单的材料工程问题；针对复杂大量的工程材料实际问题，具备对材料力学性能进行预测和控制的能力；引导学生理论联系实际，培养学生的理性、批判精神。二、课程目标达成的途径与方法《材料力学性能》课程教学以课堂教学为主，培养学生利用所学材料学、材料力学、材料的变形和断裂的相关知识，进行材料失效分析和设计，培养学生运用材料基础知识和材料力学性能专业知识，分析和解决材料科学工程领域复杂工程问题的能力。（1）课堂教学主要讲述各种力学性能指标的物理意义和工程技术意义，内在因素和对在条件对力学性能指标的影响及其变化规律，并将实际的工程材料实例融入理论教学中，使学生能够更加容易理解抽象的理论知识，提高学习材料力学性能的兴趣，形成良好的思维方式和学习方法。在课堂教学中，充分引入互动环节，提高教学效果。（2）在课堂教学中，充分引入基于“雨课堂”的互动环节，利用知识点后几个小题目及时巩固学生知识掌握情况，通过弹幕互动进行课堂讨论，提高课堂教学效果，加深学生对理论概念的全面把握。（3）采用2次课堂测验教学方式（每次测验约45分钟），培养学生理论知识的理解与应用能力。（4）针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，要求学生自主学习中国大学慕课，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求2-1毕业要求2-2课程目标10.40.1课程目标20.40.4课程目标30.20.511毕业要求指标点对应课程（2）问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，通过合适的科学原理和抽象模型识别和表达复杂工程问题，通过查阅文献、标准、规范规程，分析新材料的产品设计、性能检测、工艺制定和质量管理等多方面复杂工程问题，能获得有效结论。2-1能够运用相关科学原理认识、判断需要解决的新材料的产品设计、性能检测、工艺制定和质量管理等复杂工程问题；0.252-2能够运用自然科学和工程科学的基本原理、数学模型方法、文献研究来表达和分析复杂工程问题；0.102-3能够针对新材料产品设计、工艺路线、性能检测、质量管理等复杂工程问题建立评价标准、分析影响因素、获得结论。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求对应的课程目标绪论课程研究对象和任务L1课程目标（1）材料在单向静拉伸载荷下的力学性能拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线L3课程目标（1）（2）弹性变形L3课程目标（1）（2）（3）塑性变形L3课程目标（1）（2）（3）陶瓷材料的变形L1课程目标（1）材料的断裂L3课程目标（1）（2）（3）材料在其他静载荷下的力学性能应力状态软性系数L3课程目标（1）（2）（3）材料的压缩L2课程目标（1）（2）材料的弯曲L2课程目标（1）（2）材料的扭转L2课程目标（1）（2）材料的硬度L3课程目标（1）（2）缺口试样在静载荷下的力学性能L3课程目标（1）（2）材料在冲击载荷下的力学性能冲击载荷下材料变形与断裂的特点L1课程目标（1）冲击弯曲和冲击韧性L2课程目标（1）（2）低温脆性L3课程目标（1）（2）材料的断裂韧性概述L1课程目标（1）裂纹尖端的应力场L3课程目标（1）断裂韧性和断裂判据L3课程目标（1）（2）（3）应力场强度因子L3课程目标（1）（2）金属材料断裂韧性的测定L2课程目标（1）（2）陶瓷材料断裂韧性与增韧途径L1课程目标（1）材料在变动载荷下的力学性能金属疲劳现象及特点L1课程目标（1）高周疲劳L3课程目标（1）（3）疲劳裂纹扩展L3课程目标（1）（2）疲劳过程及机理L3课程目标（1）（2）低周疲劳L2课程目标（1）（2）材料在环境条件下的力学性能应力腐蚀断裂L3课程目标（1）（2）氢脆L2课程目标（1）（2）腐蚀疲劳L2课程目标（1）（2）材料在高温条件下的力学性能材料在高温下力学性能的特点L1课程目标（1）蠕变的宏观规律及蠕变机制L2课程目标（1）金属高温力学性能指标L3课程目标（1）（3）影响金属高温力学性能的主要因素L3课程目标（1）（2）金属蠕变与疲劳的交互作用L1课程目标（1）陶瓷材料的抗热震性能L1课程目标（1）材料的摩擦与磨损性能摩擦与磨损的基本概念L1课程目标（1）磨损模型L2课程目标（1）磨损试验方法L2课程目标（1）（2）摩擦磨损的控制L2课程目标（1）（2）纳米材料的力学性能纳米材料简介L1课程目标（1）纳米材料力学性能L1课程目标（1）基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握）五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务（作业、自学、讨论等任务要求）绪论1讨论这门课程的研究内容第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能8完成材料拉伸性能相关的第一章作业1完成材料断裂相关的第一章作业2第二章材料在其他静载荷下的力学性能5完成不同静载荷试验相关的第二章作业第三章材料在冲击载荷下的力学性能2完成材料冲击性能相关的第三章作业第四章材料的断裂韧性5完成断裂韧性相关的第四章作业第五章材料在变动载荷下的力学性能3完成材料疲劳性能相关的第五章作业第六章材料在环境条件下的力学性能2完成应力腐蚀、氢脆相关的第六章作业第七章材料在高温条件下的力学性能2完成蠕变相关的第七章作业第八章材料的摩擦与磨损性能2完成磨损相关的第八章作业第九章纳米材料的力学性能2课堂讨论纳米材料与传统固体材料力学性能的区别六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核课堂测验2次测验，根据评分标准打分10%平时作业共9次作业，以作业完成情况打分10%雨课堂平时成绩每个重要知识点讲解后或部分学生自主学习内容完成后，进行随堂检测，以选择题为主10%期末考核闭卷试卷参考答案和评分标准70%考核类别考试成绩登记方式百分制七、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：《材料力学性能》，时海芳任鑫主编，北京大学出版社，2015年5月，第2版。（二）主要参考书：1.《材料的力学