《材料力学性能》 课程教学大纲 课程基本信息 总学时为学时数 课程类型 ☑理论课（含上机、实验学时） 总学时为周数 口实习 口课程设计口毕业设计 课程编码 7266501 总学时32学分 2 课程名称 材料力学性能 课程英文名称Mechanical Properties of Materials 适用专业 材料科学与工程 先修课程 (7204221)材料科学基础(1) 开课部门机械与材料工程学院材料科学与工程系 二、 课程性质与目标 本课程为材料科学与工程专业的一门重要的专业必修课。本课程为学生研制 新材料、改进冷热加工新工艺，充分发挥材料性能潜力奠定理论知识和专业实践 基础，目的是让学生熟悉机械零件或构件最长久的服役条件和失效现象，掌握各 种指标的物理概念、实用意义和测试方法以及它们之间的相互关系，了解失效现 象的微观机制、材料失效抗力的力学性能指标，培养学生研究开发和合理应用金 属材料的能力。 课程目标1：学生应掌握各种力学性能指标的物理意义及应用领域 课程目标2：学生应能知晓各种力学性能指标的测试方法及注意事项 课程思政目标：材料的力学性能在其应用与发展过程中具有不可替代的作 用。材料的力学性能指标的改善能够促进科技的发展，而科技的进步又能够促进 人们通过开发新材料、改进制备工艺等手段进一步提升材料的力学性能。因此本 课程正是从现今科技进步的主流思路出发，为学生们介绍常见的材料力学性能测 试方法及相关理论知识，培育学生工匠精神、逻辑思维和严谨的工作态度。 三、课程教学基本内容与要求 1.第1章绪论 (一)教学基本内容 (1)本课程介绍
1 《材料力学性能》 课程教学大纲 一、 课程基本信息 课程类型 总学时为学时数 ☑理论课（含上机、实验学时） 总学时为周数 □实习 □课程设计 □毕业设计 课程编码 7266501 总学时 32 学分 2 课程名称 材料力学性能 课程英文名称 Mechanical Properties of Materials 适用专业 材料科学与工程 先修课程 （7204221）材料科学基础（1） 开课部门 机械与材料工程学院材料科学与工程系 二、 课程性质与目标 本课程为材料科学与工程专业的一门重要的专业必修课。本课程为学生研制 新材料、改进冷热加工新工艺，充分发挥材料性能潜力奠定理论知识和专业实践 基础，目的是让学生熟悉机械零件或构件最长久的服役条件和失效现象，掌握各 种指标的物理概念、实用意义和测试方法以及它们之间的相互关系，了解失效现 象的微观机制、材料失效抗力的力学性能指标，培养学生研究开发和合理应用金 属材料的能力。 课程目标 1：学生应掌握各种力学性能指标的物理意义及应用领域 课程目标 2：学生应能知晓各种力学性能指标的测试方法及注意事项 课程思政目标：材料的力学性能在其应用与发展过程中具有不可替代的作 用。材料的力学性能指标的改善能够促进科技的发展，而科技的进步又能够促进 人们通过开发新材料、改进制备工艺等手段进一步提升材料的力学性能。因此本 课程正是从现今科技进步的主流思路出发，为学生们介绍常见的材料力学性能测 试方法及相关理论知识，培育学生工匠精神、逻辑思维和严谨的工作态度。 三、 课程教学基本内容与要求 1. 第 1 章 绪论 （一）教学基本内容 （1）本课程介绍
(2)材料的性能有哪些 (3)材料的基本力学性能 (二)要求 (1)掌握材料力学性能的定义 (2)掌握材料的基本力学性能：弹性、塑形、强度、寿命的定义 2.第2章金属在单向静力拉伸载荷下的力学性能 (一)教学基本内容 (1)应力-应变曲线 (2)塑性变形 (3)金属断裂 (二)要求 (1)理解和学握工程应力和工程应变、真应力与真应变的概念和相互关系： (2)理解和掌握屈服、应变硬化、颈缩等基本概念： 3.第3章金属在其他静载荷下的力学性能 (一)教学基本内容 (1)应力状态软性系数 (2)压缩 (3)弯曲 (4)扭转 (5)硬度 (二)要求 (1)理解和学握应力状态软系数、缺口效应等基本概念 (2)理解和掌握压缩、弯曲、扭转和硬度实验方法以及力学性能指标和测 试方法 4.第4章金属冲击载荷下的力学性能 (一)教学基本内容
2 （2）材料的性能有哪些 （3）材料的基本力学性能 （二）要求 （1）掌握材料力学性能的定义 （2）掌握材料的基本力学性能：弹性、塑形、强度、寿命的定义 2. 第 2 章 金属在单向静力拉伸载荷下的力学性能 （一）教学基本内容 （1）应力-应变曲线 （2）塑性变形 （3）金属断裂 （二）要求 （1）理解和掌握工程应力和工程应变、真应力与真应变的概念和相互关系； （2）理解和掌握屈服、应变硬化、颈缩等基本概念； 3. 第 3 章 金属在其他静载荷下的力学性能 （一）教学基本内容 （1）应力状态软性系数 （2）压缩 （3）弯曲 （4）扭转 （5）硬度 （二）要求 （1）理解和掌握应力状态软系数、缺口效应等基本概念 （2）理解和掌握压缩、弯曲、扭转和硬度实验方法以及力学性能指标和测 试方法 4. 第 4 章 金属冲击载荷下的力学性能 （一）教学基本内容
(1)冲击载荷下金属变形断裂特点 (2)冲击弯曲和冲击韧性 (3)低温脆性 (4)影响韧脆转变温度的因素。 (二)要求 (1)理解和掌握冲击载荷下的力学性能指标、测试方法及影响因素 (2)了解低温脆性的物理本质和韧脆转变温度的测试方法及影响因素 5.第5章金属的疲劳 (一)教学基本内容 (1)疲劳现象及特点 (2)疲劳曲线及疲劳力学性能指标 (二)要求 (1)了解疲劳现象及特点 (2)掌握主要疲劳力学性能指标 6.第6章应力腐蚀与氢脆 (一)教学基本内容 (1)应力腐蚀 (2)氢脆断裂 (二)要求 (1)掌握应力腐蚀与氢脆的概念、金属的应力腐蚀的产生条件及特征、氢 脆的类型 (2)了解金属的应力腐蚀的措施、氢脆的产生原因及断裂特征 7.第7章金属磨损与接触疲劳 (一)教学基本内容 (1)磨损概念与类型 (2)磨损实验方法
3 （1）冲击载荷下金属变形断裂特点 （2）冲击弯曲和冲击韧性 （3）低温脆性 （4）影响韧脆转变温度的因素。 （二）要求 （1）理解和掌握冲击载荷下的力学性能指标、测试方法及影响因素 （2）了解低温脆性的物理本质和韧脆转变温度的测试方法及影响因素 5. 第 5 章 金属的疲劳 （一）教学基本内容 （1）疲劳现象及特点 （2）疲劳曲线及疲劳力学性能指标 （二）要求 （1）了解疲劳现象及特点 （2）掌握主要疲劳力学性能指标 6. 第 6 章 应力腐蚀与氢脆 （一）教学基本内容 （1）应力腐蚀 （2）氢脆断裂 （二）要求 （1）掌握应力腐蚀与氢脆的概念、金属的应力腐蚀的产生条件及特征、氢 脆的类型 （2）了解金属的应力腐蚀的措施、氢脆的产生原因及断裂特征 7. 第 7 章 金属磨损与接触疲劳 （一）教学基本内容 （1）磨损概念与类型 （2）磨损实验方法
(3)接触疲劳 (二)要求 (1)掌握摩擦、磨损、接触疲劳、接触应力的概念及耐磨性的评价 (2)了解磨损量的表示方法及测量方法 (3)了解影响接触疲劳的因素 8.第8章金属高温力学性能 (一)教学基本内容 (1)金属的蠕变现象 (2)金属高温力学性能指标 (二)要求 (1)了解温度和作用时间对金属材料的力学性能的影响 (2)掌握并能够描述蠕变现象典型规律 (3)掌握高温力学性能指标相关概念 9.第9章材料成形力学概述—变形力学方程 (一)教学基本内容 (1)力平衡微分方程 (2)主应力及主剪应力 (3)屈服准则 (二)要求 (1)掌握直角坐标系的力平衡微分方程、剪应力互等定理及其推导 (2)掌握主应力、主微分面、主坐标系的概念 (3)掌握9种主应力图示：掌握简单拉伸、挤压和拉拔这三种加工方式对 应的主应力图示 (4)理解并掌握主剪平面、主剪应力的概念：学握主剪应力和最大剪应力 的表达式 (5)掌握屈雷斯卡(Tresca)屈服准则、密赛斯(Mises)屈服准则：了解 屈服准则的几何解释和实验验证 4
4 （3）接触疲劳 （二）要求 （1）掌握摩擦、磨损、接触疲劳、接触应力的概念及耐磨性的评价 （2）了解磨损量的表示方法及测量方法 （3）了解影响接触疲劳的因素 8. 第 8 章 金属高温力学性能 （一）教学基本内容 （1）金属的蠕变现象 （2）金属高温力学性能指标 （二）要求 （1）了解温度和作用时间对金属材料的力学性能的影响 （2）掌握并能够描述蠕变现象典型规律 （3）掌握高温力学性能指标相关概念 9. 第 9 章 材料成形力学概述——变形力学方程 （一）教学基本内容 （1）力平衡微分方程 （2）主应力及主剪应力 （3）屈服准则 （二）要求 （1）掌握直角坐标系的力平衡微分方程、剪应力互等定理及其推导 （2）掌握主应力、主微分面、主坐标系的概念 （3）掌握 9 种主应力图示；掌握简单拉伸、挤压和拉拔这三种加工方式对 应的主应力图示 （4）理解并掌握主剪平面、主剪应力的概念；掌握主剪应力和最大剪应力 的表达式 （5）掌握屈雷斯卡（Tresca）屈服准则、密赛斯（Mises）屈服准则；了解 屈服准则的几何解释和实验验证
四、 课程学时分配 课内 课外 教学内容 讲授 实验 上机 学时 学时 小计 1.第1章绪论 1 0 2.第2章金属在单向静力拉伸载荷下 的力学性能 3.第3章金属在其他静载荷下的力学 性能 4.第4章金属冲击载荷下的力学性能 0 4 5.第5章金属的疲劳 0 6.第6章应力腐蚀与氢脆 0 7.第7章金属磨损与接触疲劳 0 1 8.第8章金属高温力学性能 0 9.第9章材料成形力学概述一一变形 0 5 力学方程 合计 24 8 32 五、实践性教学内容的安排与要求 本课程实践教学内容包含3个实验：金属材料常温拉伸实验、金属材料三点 弯曲实验和金属材料硬度实验。 金属材料常温拉伸实验的实验内容包括以国标为基础的金属材料拉伸试样 设计的讲授示范和不同材质金属材料常温拉伸实验，共计4课时。其中不同材质 金属材料常温拉伸实验利用材料力学性能实验室的万能实验机完成演示实验，要 求同学完成实验前的尺寸测量和标距刻划工作，仔细观察拉伸过程中的实验现 象，实验后的断后伸长量和断面收缩尺寸的测量工作等，最后在课下完成数据处 理等任务，按要求撰写完整的实验报告。 金属材料三点弯曲实验的实验内容包括脆性及韧性金属材料三点弯曲实验， 共计2课时。利用材料力学性能实验室的万能实验机完成演示实验，要求同学完 成完成实验前弯曲试样原始尺寸的测量、跨距的确定工作，仔细观察三点弯曲实 验过程中的实验现象，在课下完成数据处理等任务，按要求撰写完整的实验报告。 金属材料硬度实验的实验内容包括布氏硬度、洛氏硬度测试实验，共计2
5 四、 课程学时分配 教学内容 讲授 实验 上机 课内 学时 小计 课外 学时 1.第 1 章 绪论 1 0 0 1 2.第 2 章 金属在单向静力拉伸载荷下 的力学性能 4 4 0 8 3.第 3 章 金属在其他静载荷下的力学 性能 4 4 0 8 4.第 4 章 金属冲击载荷下的力学性能 4 0 0 4 5.第 5 章 金属的疲劳 2 0 0 2 6.第 6 章 应力腐蚀与氢脆 1 0 0 1 7.第 7 章 金属磨损与接触疲劳 1 0 0 1 8.第 8 章 金属高温力学性能 2 0 0 2 9.第 9 章 材料成形力学概述——变形 力学方程 5 0 0 5 合 计 24 8 32 五、 实践性教学内容的安排与要求 本课程实践教学内容包含 3 个实验：金属材料常温拉伸实验、金属材料三点 弯曲实验和金属材料硬度实验。 金属材料常温拉伸实验的实验内容包括以国标为基础的金属材料拉伸试样 设计的讲授示范和不同材质金属材料常温拉伸实验，共计 4 课时。其中不同材质 金属材料常温拉伸实验利用材料力学性能实验室的万能实验机完成演示实验，要 求同学完成实验前的尺寸测量和标距刻划工作，仔细观察拉伸过程中的实验现 象，实验后的断后伸长量和断面收缩尺寸的测量工作等，最后在课下完成数据处 理等任务，按要求撰写完整的实验报告。 金属材料三点弯曲实验的实验内容包括脆性及韧性金属材料三点弯曲实验， 共计 2 课时。利用材料力学性能实验室的万能实验机完成演示实验，要求同学完 成完成实验前弯曲试样原始尺寸的测量、跨距的确定工作，仔细观察三点弯曲实 验过程中的实验现象，在课下完成数据处理等任务，按要求撰写完整的实验报告。 金属材料硬度实验的实验内容包括布氏硬度、洛氏硬度测试实验，共计 2