《材料力学性能》课程教学大纲

《材料力学性能》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101134223505课程名称（中/英文）：材料力学性能/MechanicalPropertiesofMaterials课程类别：专业必修课程学分：2总学时：32理论学时：28实验/实践学时：4适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：材料工程基础、材料科学基础、热处理原理教学环境：多媒体教室/实验室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1.课程任务与目的《材料力学性能》是金属材料工程专业的专业必修基础课。本课程为机械设计和制造过程中正确选择和合理使用材料提供可靠的力学性能依据；也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。本课程是从各种零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。学习本课程的目的是了解这些指标的物理意义、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（材料成分、组织状态）和外在因素（应力状态、加载速度、温度、环境介质）对它们的影响。同时了解材料力学性能学科发展及其对环境、社会可持续发展的影响，开阔学生视野，培养学生的社会责任感及终身自学的能力，激发学生勇于创新、服务祖国的理想。2.对接岗位能力需求使学生理解在外力作用下材料失效的过程、机制和力学模型；理解如何评价材料以及用什么样的力学性能指标评价材料；在零件设计中如何优选材料，尤其是在生产过程中如何优化工艺以改善材料在服役条件下的力学性能；掌握材料基本力学性能的测试原理和方法，以及了解新材料和新技术的发展对材料力学性能提出的新要求，从而减少和防止因材料失效而造成经济损失以及可能的人员伤亡，为提高产品质量及其在国际市场上的竞争力作出贡献。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑[毕业要求指标点1.3]掌握工程基础理论和金属材料专业理论，并能够用于解决金属材料领域的复杂工程问题。[毕业要求指标点2.3]能够借助信息技术、数据分析等多种手段对金属材料工程领域的复杂工程问题进行计算、表征和分析，以获得有效结论。[毕业要求指标点3.2]能够运用工程基础知识，针对金属材料的成分设计、制备加工等复杂工程问题，通过合理选材，或者设计/开发加工技术及工艺流程，满足特定需求。2.课程教学目标对应毕业要求，具体内容如下教学目标1：掌握各种材料力学性能的基本概念、测试材料力学性能和材料评价的基本方法，并能够根据材料力学性能指标评价判定金属材料性能优劣。（支撑毕业要求指标点1.3）教学目标2：掌握材料力学行为中常见的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损与高温力学性能等的基本特征，并能根据材料的断裂或失效形式判断材料金属材料加工中出现的问题。（支撑毕业要求指标点2.3）教学目标3：掌握金属材料应用过程中材料优选方法，具备根据金属材料加工或产品质量的需要选择合适的材料力学性能分析测试方法，针对生产过程中优化工艺以改善材料在服役条件下的力学性能，减少和防止因材料失效而造成的损失。（支撑毕业要求指标点3.2）四、教学课时安排（一）学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实验实践主题或知识点1绪论22001主题或知识点2金属在单向静拉伸下的力学性能64201、2主题或知识点3金属在其它静加载下的力学性能44001、2主题或知识点4缺口试样的力学性能44201、2主题或知识点5金属的断裂韧性44001、2、3主题或知识点6金属的疲劳44001、2、3主题或知识点7金属的磨损和接触疲劳22001、2、3主题或知识点8金属在环境介质作用下的力学性能22002、3主题或知识点9金属的高温力学性能22002、3合计322840（二）实验/实践教学安排序号实验/实践项目名称实验/实践学时实验/实践类型实验/实践要求每组人数备注1金属拉伸实验2必做5~62冲击实验2必做5~6五、重点难点及教学设计主题或知识点1绪论1.教学内容材料力学性能相关基础知识，激发学生的民族自豪感和专业学习的兴趣，投身祖国建设的理想。2.教学重点材料力学性能的分类与概念3.教学难点材料力学性能的分类与概念4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点2金属在单向静拉伸下的力学性能1.教学内容颈缩现象、颈缩判据的推导及证明，金属材料的断裂的基本规律和原理。金属的断裂和真实应力应变曲线。金属材料弹性变形、塑性变形的基本规律和原理。金属材料的拉伸曲线图，以及金属常用力学性能指标的物理意义、工程意义。弹性变形和塑性变形的过程和本质。2.教学重点图表、曲线的运用，弹性变形和塑性变形的过程和本质。3.教学难点图表、曲线的运用，弹性变形和塑性变形的过程和本质。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点3金属在其它静加载下的力学性能1.教学内容金属材料的扭转、弯曲、压缩载荷下的力学行为，金属在扭转、弯曲、压缩载荷下的力-变形曲线及基本力学性能指标。金属的硬度测试方法。2.教学重点金属在扭转、弯曲、压缩载荷下的力-变形曲线及基本力学性能指标，金属的硬度测试方法。3.教学难点金属在扭转、弯曲、压缩载荷下的力-变形曲线及基本力学性能指标，金属的硬度测试方法。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点4缺口试样的力学性能1.教学内容材料的缺口效应和缺口敏感度，金属在冲击载荷下的力学性能。金属的低温脆性，低温脆性的测试方法。FAD图（断裂分析图）以及影响冲击韧性和韧脆转折温度的因素。2.教学重点低温脆性的测试方法，FAD图（断裂分析图）以及影响冲击韧性和韧脆转折温度的因素。3.教学难点低温脆性的测试方法，FAD图（断裂分析图）以及影响冲击韧性和韧脆转折温度的因素。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点5金属的断裂韧性1.教学内容材料的低应力脆断的现象及本质、裂纹扩张的力学参量，线弹性力学和弹塑性力学的应力场分析。平面应力与平面应变的区分，材料的断裂判据、材料的断裂韧度。金属断裂韧性的指标，金属构件安全性的定量计算，以及影响断裂韧性的基本因素及提高途径。2.教学重点金属断裂韧性的指标，金属构件安全性的定量计算，以及影响断裂韧性的基本因素及提高途径。3.教学难点金属断裂韧性的指标，金属构件安全性的定量计算，以及影响断裂韧性的基本因素及提高途径。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点6金属的疲劳1.教学内容金属的疲劳现象。材料的疲劳破坏过程以及影响疲劳的基本因素及提高途径。疲劳寿命的定量计算，材料的疲劳抗力指标。低周疲劳和冲击疲劳。2.教学重点疲劳寿命的定量计算，材料的疲劳抗力指标。3.教学难点疲劳寿命的定量计算，材料的疲劳抗力指标。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点7金属的磨损和接触疲劳1.教学内容磨损现象以及磨损分类。材料的磨损机理。材料的疲劳抗力指标，磨损的试验方法以及提高金属耐磨性的途径。金属的接触疲劳。2.教学重点注意通过实例巩固课程中所学内容。3.教学难点注意通过实例巩固课程中所学内容。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点8金属在环境介质作用下的力学性能1.教学内容应力腐蚀现象，应力腐蚀断裂的基本机理以及氢脆的分类，材料应力腐蚀的力学性能指标，应力腐蚀与氢滞延滞断裂的区别与联系。2.教学重点材料应力腐蚀的力学性能指标，应力腐蚀与氢滞延滞断裂的区别与联系。3.教学难点材料应力腐蚀的力学性能指标，应力腐蚀与氢滞延滞断裂的区别与联系。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式主题或知识点9金属的高温力学性能1.教学内容金属的蠕变现象，理解蠕变变形与断裂机理，材料的金属高温力学性能指标及影响因素。2.教学重点区分蠕变极限和持久强度的概念。3.教学难点区分蠕变极限和持久强度的概念。4.教学方案设计（含教学方法、教学手段）启发式、互动式、讨论式六、学生成绩评定1.课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用出勤、作业评测、课堂表现、平时阶段测验等多种形式、多个阶段等全过程的考核，使学生成绩评定更加合理多样，优化课程评价体系，进一步提升本课程教学效果。学生成绩评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验答辩项目小论文实验√√√√√成绩比例%51051010602.课程教学目标的考核内容本课程教学目标与考核方式评价权重如表所示：课程教学目标支撑毕业要求指标点考核评价方式权重（%）过程性考核实验期末考试合计出勤及课堂表现作业及阶段测验教学目标1指标点1.357215~3029~44教学目标2指标点2.336415~2029~34教学目标3指标点3.227415~1829~30合计10201060100备注：各教学目标及评价方法的权重教师可以根据实际情况进行微调。3.成绩评价标准平时成绩评定及考核标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及课堂表现（10%）无迟到、早退、旷课现象。积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并有自己独到的见解偶尔有迟到、早退现象。较为积极参加课堂讨论，能够准确回答问题，并提出自己的见解有迟到、早退现象。能够主动参加课堂讨论，能够回答问题有迟到、早退、偶尔有旷课现象。参与课堂讨论，基本能回答相关问题迟到、早退、旷课较多。不能有效参加课堂讨论，回答不出所有问题作业（10%）能够独立完成作业，作业完成质量优秀，能够灵活运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量较高，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得正确结论能够独立完成作业，完成质量符合要求，能够运用所学知识和理论解决问题，并获得有效结论基本能够独立完成作业，部分题目解答存在抄袭现象，运用所学知识和理论解决问题的能力基本符合要求不能独立完成作业，存在明显抄袭现象，不具备运用所学知识和理论解决问题的能力阶段测验（10%）完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为优秀完成所有阶段测验，根据参考答案评定分，总评成绩为优良完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测验，根据参考答案评分，总评成绩为及格没有完成阶段测试，根据参考答案评分，总评成绩不及格实验（10%）实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表规范。能够正确完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行深入的讨论，提出自己的见解。实验报告能够独立完成，内容完整，数据合理，数据处理正确，图表基本规范。能够完成实验报告中提出的问题，并对实验中遇到的问题进行讨论，提出意见。实验报告能够完成，内容完整，数据基本合理，能够进行数据处理，图表基本规范。能够基本完成实验报告中提出的问题，对实验中遇到的问题进行讨论。实验报告基本能够独立完成，内容完整，数据图表齐全，基本完成实验报告中提出的问题。实验报告不能独立完成，存在抄袭现象，报告中提出的问题没有或基本没有回答。课程教学目标评价标准考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教学目标1熟练掌握各种材料力学性能的基本概念、测试材料力学性能和材料评价的基本方法，并能够根据材料力学性能指标综合评价判定金属材料性能优劣。能够准确掌握各种材料力学性能的基本概念、测试材料力学性能和材料评价的基本方法，并能够根据材料力学性能指标正确评价判定金属材料性能优劣。掌握各种材料力学性能的基本概念、测试材料力学性能和材料评价的基本方法，并能够根据材料力学性能指标合理评价判定金属材料性能优劣。基本掌握各种材料力学性能的基本概念、测试材料力学性能和材料评价的基本方法，并能够根据材料力学性能指标基本评价判定金属材料性能优劣。不能掌握各种材料力学性能的基本概念、测试材料力学性能和材料评价的基本方法，不能够根据材料力学性能指标评价判定金属材料性能优劣。教学目标2能够熟练掌握材料力学行为中常见的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损与高温力学性能等的基本特征，并能根据材料的断裂或失效形式准确判断材料金属材料加工中出现的问题。能够准确掌握材料力学行为中常见的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损与高温力学性能等的基本特征，并能根据材料的断裂或失效形式正确判断材料金属材料加工中出现的问题。能够掌握材料力学行为中常见的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损与高温力学性能等的基本特征，并能根据材料的断裂或失效形式判断材料金属材料加工中出现的问题。基本能够掌握材料力学行为中常见的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损与高温力学性能等的基本特征，并能根据材料的断裂或失效形式基本判断材料金属材料加工中出现的问题。不能掌握材料力学行为中常见的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损与高温力学性能等的基本特征，不能根据材料的断裂或失效形式判断材料金属材料加工中出现的问题。教学目标3熟练掌握金属材料应用过程中材料优选方法，具备根据金属材料加工或产品质量的需要选择合适的材料力学性能分析