《材料力學性能》教學大綱

《材料力學性能》教學大綱課程英文名MechanicalPropertiesofMaterials課程代碼05M0016學分2總學時32理論學時32實驗/實踐學時0課程類別專業(yè)課課程性質必修先修課程大學物理、材料科學基礎適用專業(yè)材料科學與工程開課學院材化學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)課；課程性質是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標（一）課程地位《材料力學性能》是材料專業(yè)學生必修的一門重要的專業(yè)教育課。重點講述在各種加載條件下或加載條件與環(huán)境（溫度、介質）的共同影響下材料變形和斷裂的本質及其基本規(guī)律，為正確選擇和合理使用材料提供可靠的力學性能依據；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件的失效分析提供基礎。本課程是從各種構件的服役條件和失效現象出發(fā)，提出衡量材料失效抗力的正確指標。通過本課程的學習，要求學生掌握材料各種力學性能指標的物理意義、工程技術意義和測試方法，弄清這些指標之間的相互關系，分析內在因素和外在條件對力學性能指標的影響及其變化規(guī)律，具備材料強化和韌化的研究思路和方法。（二）課程目標1.掌握材料力學性能的重要基本概念、基本原理、分類和應用范圍；2.根據相關的材料力學性能基礎知識和基本原理，能夠對材料失效分析和新材料設計工程問題中的重要關鍵點和力學性能指標進行分析，培養(yǎng)學生實事求是、精益求精的工匠精神；3.掌握各種材料力學性能的影響因素及相互關系，分析和計算相對簡單的材料工程問題；針對復雜大量的工程材料實際問題，具備對材料力學性能進行預測和控制的能力；引導學生理論聯系實際，培養(yǎng)學生的理性、批判精神。二、課程目標達成的途徑與方法《材料力學性能》課程教學以課堂教學為主，培養(yǎng)學生利用所學材料學、材料力學、材料的變形和斷裂的相關知識，進行材料失效分析和設計，培養(yǎng)學生運用材料基礎知識和材料力學性能專業(yè)知識，分析和解決材料科學工程領域復雜工程問題的能力。（1）課堂教學主要講述各種力學性能指標的物理意義和工程技術意義，內在因素和對在條件對力學性能指標的影響及其變化規(guī)律，并將實際的工程材料實例融入理論教學中，使學生能夠更加容易理解抽象的理論知識，提高學習材料力學性能的興趣，形成良好的思維方式和學習方法。在課堂教學中，充分引入互動環(huán)節(jié)，提高教學效果。（2）在課堂教學中，充分引入基于“雨課堂”的互動環(huán)節(jié)，利用知識點后幾個小題目及時鞏固學生知識掌握情況，通過彈幕互動進行課堂討論，提高課堂教學效果，加深學生對理論概念的全面把握。（3）采用2次課堂測驗教學方式（每次測驗約45分鐘），培養(yǎng)學生理論知識的理解與應用能力。（4）針對某些較為容易或先期講解較為充分的知識點，列出部分內容作為學生自主學習環(huán)節(jié)，要求學生自主學習中國大學慕課，訓練、形成良好的專業(yè)知識學習方法，培養(yǎng)學生自主學習意識和能力。三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求2-1畢業(yè)要求2-2課程目標10.40.1課程目標20.40.4課程目標30.20.511畢業(yè)要求指標點對應課程（2）問題分析：能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，通過合適的科學原理和抽象模型識別和表達復雜工程問題，通過查閱文獻、標準、規(guī)范規(guī)程，分析新材料的產品設計、性能檢測、工藝制定和質量管理等多方面復雜工程問題，能獲得有效結論。2-1能夠運用相關科學原理認識、判斷需要解決的新材料的產品設計、性能檢測、工藝制定和質量管理等復雜工程問題；0.252-2能夠運用自然科學和工程科學的基本原理、數學模型方法、文獻研究來表達和分析復雜工程問題；0.102-3能夠針對新材料產品設計、工藝路線、性能檢測、質量管理等復雜工程問題建立評價標準、分析影響因素、獲得結論。四、課程主要內容與基本要求知識點主要內容基本要求對應的課程目標緒論課程研究對象和任務L1課程目標（1）材料在單向靜拉伸載荷下的力學性能拉伸力-伸長曲線和應力-應變曲線L3課程目標（1）（2）彈性變形L3課程目標（1）（2）（3）塑性變形L3課程目標（1）（2）（3）陶瓷材料的變形L1課程目標（1）材料的斷裂L3課程目標（1）（2）（3）材料在其他靜載荷下的力學性能應力狀態(tài)軟性系數L3課程目標（1）（2）（3）材料的壓縮L2課程目標（1）（2）材料的彎曲L2課程目標（1）（2）材料的扭轉L2課程目標（1）（2）材料的硬度L3課程目標（1）（2）缺口試樣在靜載荷下的力學性能L3課程目標（1）（2）材料在沖擊載荷下的力學性能沖擊載荷下材料變形與斷裂的特點L1課程目標（1）沖擊彎曲和沖擊韌性L2課程目標（1）（2）低溫脆性L3課程目標（1）（2）材料的斷裂韌性概述L1課程目標（1）裂紋尖端的應力場L3課程目標（1）斷裂韌性和斷裂判據L3課程目標（1）（2）（3）應力場強度因子L3課程目標（1）（2）金屬材料斷裂韌性的測定L2課程目標（1）（2）陶瓷材料斷裂韌性與增韌途徑L1課程目標（1）材料在變動載荷下的力學性能金屬疲勞現象及特點L1課程目標（1）高周疲勞L3課程目標（1）（3）疲勞裂紋擴展L3課程目標（1）（2）疲勞過程及機理L3課程目標（1）（2）低周疲勞L2課程目標（1）（2）材料在環(huán)境條件下的力學性能應力腐蝕斷裂L3課程目標（1）（2）氫脆L2課程目標（1）（2）腐蝕疲勞L2課程目標（1）（2）材料在高溫條件下的力學性能材料在高溫下力學性能的特點L1課程目標（1）蠕變的宏觀規(guī)律及蠕變機制L2課程目標（1）金屬高溫力學性能指標L3課程目標（1）（3）影響金屬高溫力學性能的主要因素L3課程目標（1）（2）金屬蠕變與疲勞的交互作用L1課程目標（1）陶瓷材料的抗熱震性能L1課程目標（1）材料的摩擦與磨損性能摩擦與磨損的基本概念L1課程目標（1）磨損模型L2課程目標（1）磨損試驗方法L2課程目標（1）（2）摩擦磨損的控制L2課程目標（1）（2）納米材料的力學性能納米材料簡介L1課程目標（1）納米材料力學性能L1課程目標（1）基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握）五、課程學時安排章節(jié)號教學內容學時數學生任務（作業(yè)、自學、討論等任務要求）緒論1討論這門課程的研究內容第一章材料在單向靜拉伸載荷下的力學性能8完成材料拉伸性能相關的第一章作業(yè)1完成材料斷裂相關的第一章作業(yè)2第二章材料在其他靜載荷下的力學性能5完成不同靜載荷試驗相關的第二章作業(yè)第三章材料在沖擊載荷下的力學性能2完成材料沖擊性能相關的第三章作業(yè)第四章材料的斷裂韌性5完成斷裂韌性相關的第四章作業(yè)第五章材料在變動載荷下的力學性能3完成材料疲勞性能相關的第五章作業(yè)第六章材料在環(huán)境條件下的力學性能2完成應力腐蝕、氫脆相關的第六章作業(yè)第七章材料在高溫條件下的力學性能2完成蠕變相關的第七章作業(yè)第八章材料的摩擦與磨損性能2完成磨損相關的第八章作業(yè)第九章納米材料的力學性能2課堂討論納米材料與傳統(tǒng)固體材料力學性能的區(qū)別六、考核方式及成績評定考核內容考核方式評定標準（依據）占總成績比例過程考核課堂測驗2次測驗，根據評分標準打分10%平時作業(yè)共9次作業(yè)，以作業(yè)完成情況打分10%雨課堂平時成績每個重要知識點講解后或部分學生自主學習內容完成后，進行隨堂檢測，以選擇題為主10%期末考核閉卷試卷參考答案和評分標準70%考核類別考試成績登記方式百分制七、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材：《材料力學性能》，時海芳任鑫主編，北京大學出版社，2015年5月，第2版。（二）主要參考書：1.《材料的力學