07310150材料力学性能教学大纲.docx

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―工艺―结构―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J c、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