《材料力学性能》教学大纲课程名称：材料力学性能课程类别（必修/选修）：必修课程英文名称：Mechanicalpropertiesofmaterials其中实验/实践学时：4总学时/周学时/学分：32/4/2先修课程：工程力学、材料科学基础后续课程支撑：材料失效分析、毕业设计授课地点：松山湖校区6C-304，6C-301授课时间：1-8周，周二3-4节，周四1-2节授课对象：2019金属班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：李月明/副研究员答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的间答方式：2.通过电子邮件等联系方式答疑：3.办公室课后答课程考核方式：开卷（）闭卷（V）课程论文（）其它（）使用教材：材料的力学性能，乔生儒、张程煜、王泓主编，西北工业大学出版社课程简介：本课程主要介绍材料在力、能量、环境和时间单独或复合作用下，材料力学行为的响应规律、物理本质、评定方法、测试方法和工程应用。所涉及到的内容主要有四部分：材料的基本力学性能，包括弹性、塑性，形变强化、强度、韧性和硬度等：断裂的抗力及其表征，主要包括断裂韧性、脆断的微观机制、缺口件的断裂和冲击能量作用下的断裂：与时间有关的失效机理和抗力，主要有疲劳、螺变、应力腐蚀和氢脆、摩擦与磨损及接触疲劳等：最后是特殊材料的力学性能特点，包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。课程敏学目标及对毕业要求指标点的支撑：支撑毕业要求指标点毕业要求课程教学目标目标1：1能够运用数学、自然科学、工程基础和金属材料掌握物理、化学等方面的自然科学知识，能够用于解决金属材料制备、加工专业知识领域的复杂工程问题。1）学习并掌握材料的评价、选用及改进材料性能等的基1
1 《材料力学性能》教学大纲 课程名称： 材料力学性能 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Mechanical properties of materials 总学时/周学时/学分：32/4/2 其中实验/实践学时：4 先修课程： 工程力学、材料科学基础 后续课程支撑： 材料失效分析、毕业设计 授课时间： 1-8 周，周二 3-4 节，周四 1-2 节 授课地点：松山湖校区 6C-304，6C-301 授课对象： 2019 金属班 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 李月明/副研究员 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式；2.通过电子邮件等联系方式答疑；3.办公室课后答疑 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（ ） 使用教材：材料的力学性能，乔生儒、张程煜、王泓主编，西北工业大学出版社； 课程简介： 本课程主要介绍材料在力、能量、环境和时间单独或复合作用下，材料力学行为的响应规律、物理本质、评定方法、测试方法和工程应用。所涉及 到的内容主要有四部分：材料的基本力学性能，包括弹性、塑性，形变强化、强度、韧性和硬度等；断裂的抗力及其表征，主要包括断裂韧性、脆断的 微观机制、缺口件的断裂和冲击能量作用下的断裂；与时间有关的失效机理和抗力，主要有疲劳、蠕变、应力腐蚀和氢脆、摩擦与磨损及接触疲劳等； 最后是特殊材料的力学性能特点，包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： 1）学习并掌握材料的评价、选用及改进材料性能等的基 掌握物理、化学等方面的自然科学知 识，能够用于解决金属材料制备、加工 1 能够运用数学、自然科学、工程基础和金属材料 专业知识领域的复杂工程问题
领域的复杂问题。础知识：材料基本力学性能的测试原理和方法：外力作用2能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，下材料失效的过程、机制和力学模型：不同类型材料力学识别、表达、并通过文献研究分析复杂金属材料工掌握运用专业基础知识分析金属材料性能的基本规律：不同服役环境的材料基本要求。工程问题的能力。程问题，以获得有效结论。2）掌握材料评价方法，并能确定不同力学性能指标的测定方法：静态力学性能、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。目标213能够设计针对复杂金属材料工程问题的解决方能够针对金属材料领域的复杂工程向1）能够基于力学性能基本知识并采用科学方法对材料变案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工题，设计满足特定需求的解决方案或工形与断裂的典型物理现象进行研究，通过设计实验、分析艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑艺流程。与解释数据、信息综合得到合理有效的结论：社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。能够设计与金属材料工程专业相关的2）掌握在应用中材料优选方法，尤其是在生产过程中如4能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属材分析、测试、检验等实验，准确分析并何优化工艺以改善材料在服役条件下的力学性能：减少和料工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释解释实验数据，并将实验结果进行关联防止因材料失效而造成的损失：数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。以获得有效结论的能力。3）具备材料失效分析的基本能力，能够应用现代工具和能够开发、选择及应用现代专业检测设5能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与方法，根据力学性能基本知识初步分析典型条件下材料及备、资源及技术来分析金属材料工程中使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术其构件的断裂原因，并制定改进方法。涉及合金设计与制备、产品加工等方面工具，包括对复杂金属材料工程问题的预测与模复杂工程问题，并能够理解其局限性。拟，并能够理解其局限性。目标3：能够分析或预测产品设计、研发和加工6能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分1）培养终身学习的意识，能够知晓新材料和新技术的发过程中可能出现的问题，能够评价金属析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对展动态，并了解对材料力学性能提出的新要求。材料工程专业工程实践和复杂工程间社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解2）培养严格遵守和执行规范的思想意识。题解决方案对社会、健康、安全、法律1应承担的责任。2
2 础知识：材料基本力学性能的测试原理和方法；外力作用 下材料失效的过程、机制和力学模型；不同类型材料力学 性能的基本规律；不同服役环境的材料基本要求。 2）掌握材料评价方法，并能确定不同力学性能指标的测 定方法：静态力学性能、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。 领域的复杂问题。 掌握运用专业基础知识分析金属材料 工程问题的能力。 2 能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理， 识别、表达、并通过文献研究分析复杂金属材料工 程问题，以获得有效结论。 目标 2： 1）能够基于力学性能基本知识并采用科学方法对材料变 形与断裂的典型物理现象进行研究，通过设计实验、分析 与解释数据、信息综合得到合理有效的结论； 2）掌握在应用中材料优选方法，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，减少和 防止因材料失效而造成的损失； 3）具备材料失效分析的基本能力，能够应用现代工具和 方法，根据力学性能基本知识初步分析典型条件下材料及 其构件的断裂原因，并制定改进方法。 能够针对金属材料领域的复杂工程问 题，设计满足特定需求的解决方案或工 艺流程。 能够设计与金属材料工程专业相关的 分析、测试、检验等实验，准确分析并 解释实验数据，并将实验结果进行关联 以获得有效结论的能力。 能够开发、选择及应用现代专业检测设 备、资源及技术来分析金属材料工程中 涉及合金设计与制备、产品加工等方面 复杂工程问题，并能够理解其局限性。 3 能够设计针对复杂金属材料工程问题的解决方 案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工 艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑 社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 4 能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属材 料工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释 数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 5 能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与 使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术 工具，包括对复杂金属材料工程问题的预测与模 拟，并能够理解其局限性。 目标 3： 1）培养终身学习的意识，能够知晓新材料和新技术的发 展动态，并了解对材料力学性能提出的新要求。 2） 培养严格遵守和执行规范的思想意识。 能够分析或预测产品设计、研发和加工 过程中可能出现的问题，能够评价金属 材料工程专业工程实践和复杂工程问 题解决方案对社会、健康、安全、法律 6 能够基于金属材料工程相关背景知识进行合理分 析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对 社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解 应承担的责任
3）培养积极向上的价值观，坚持不解、科学严谨、认真以及文化的影响，并理解应承担的责7能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工任。细致、实事求是的科学态度和职业道德。程实践对环境、社会可持续发展的影响。能够正确和可观的评价针对复杂工程10能够就复杂金属材料工程问题与业界同行及社问题的金属材料工程专业实践对环境、会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计社会可持续发展的影响。文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一具有良好的语言文字表达能力，能够撰定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。写科技与行业报告和设计汇报文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，能够就12具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和金属材料相关的复杂工程问题与业界适应发展的能力。同行及社会公众进行有效沟通和交流。具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。理论教学进程表教学棋式授课敏学时教学内容（重点、难点、课程思政融入支撑课周次教学主题（线上/混合式教学方法作业安排师数点)程目标/线下讲述课程大纲，了解材料力学性能的主目标1绪论、材料在拉伸李月明线下课堂讲授1要学习内容及教学安排。下的力学性能3
3 3）培养积极向上的价值观，坚持不懈、科学严谨、认真 细致、实事求是的科学态度和职业道德。 以及文化的影响，并理解应承担的责 任。 能够正确和可观的评价针对复杂工程 问题的金属材料工程专业实践对环境、 社会可持续发展的影响。 具有良好的语言文字表达能力，能够撰 写科技与行业报告和设计汇报文稿、陈 述发言、清晰表达或回应指令，能够就 金属材料相关的复杂工程问题与业界 同行及社会公众进行有效沟通和交流。 具有自主学习和终身学习的意识，有不 断学习和适应发展的能力。 7 能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工 程实践对环境、社会可持续发展的影响。 10 能够就复杂金属材料工程问题与业界同行及社 会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计 文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一 定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交 流。 12 具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和 适应发展的能力。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/混合式 /线下 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 绪论、材料在拉伸 下的力学性能 李月明 1 讲述课程大纲，了解材料力学性能的主 要学习内容及教学安排。 线下 课堂讲授 目标 1
拉伸试验方法、工程应力应变指标、拉课程思政作业：通伸曲线及力学性能指标（重点）、真应过文献检索或网络力应变曲线（重点）、弹性比功、静态韧性资源查找，每人须目标1完成不少于1500字课程思政融入点：1）介绍材料力学研究课堂讲授线下目标3关于材料力学在实背景，向学生传递一代代优秀的科学家克服艰难困苦、勇攀科学高峰的社会主际中应用相关的论文。义核心价值观：2）以汽车等制造业的行业相关内容引入本课程的授课内容，激发学生专业兴趣。弹性变形的本质、弹性常数、弹性模量课堂讲授目标1课堂讨论：与其他材料的弹性变形和及影响因素（重点）、弹性不完整性李月明线下和小组讨2学科的相关性。塑性变形目标2塑性变形的方式、物理屈服及影响因素论（难点）、包申格效应、届服后的变形金属的断裂类型与特征（难点）、金属目标1李月明线下22材料的断裂课堂讲授材料的韧性及脆性断裂机制（重点、难目标2点）、断裂理论材料在扭转、弯曲、压缩作用下的力学目标1材料在其他静态加能力目标：翻译相李月明线下课堂讲授性能（难点）、材料的硬度（重点），2目标2载下的力学行为关领域文章1篇。掌握常见的硬度测试方法及主要区别目标1材料的缺口强度、局部应力与应变、缺口敏感度、夏比摆课堂讲授李月明线下2和小组讨目标2夏比摆锤冲击及韧锤冲击（重点、难点）、韧脆转化温度X
4 1 拉伸试验方法、工程应力应变指标、拉 伸曲线及力学性能指标（重点）、真应 力应变曲线（重点）、弹性比功、静态 韧性课程思政融入点：1）介绍材料力学研究 背景，向学生传递一代代优秀的科学家 克服艰难困苦、勇攀科学高峰的社会主 义核心价值观；2）以汽车等制造业的行 业相关内容引入本课程的授课内容，激 发学生专业兴趣。 线下 课堂讲授 课程思政作业：通 过文献检索或网络 资源查找，每人须 完成不少于 1500字 关于材料力学在实 际中应用相关的论 文。 目标 1 目标 3 1 材料的弹性变形和 塑性变形 李月明 2 弹性变形的本质、弹性常数、弹性模量 及影响因素（重点）、弹性不完整性 塑性变形的方式、物理屈服及影响因素 （难点）、包申格效应、屈服后的变形 线下 课堂讲授 和小组讨 论 课堂讨论：与其他 学科的相关性。 目标 1 目标 2 2 材料的断裂 李月明 2 金属的断裂类型与特征（难点）、金属 材料的韧性及脆性断裂机制（重点、难 点）、断裂理论 线下 课堂讲授 目标 1 目标 2 2 材料在其他静态加 载下的力学行为 李月明 2 材料在扭转、弯曲、压缩作用下的力学 性能（难点）、材料的硬度（重点）， 掌握常见的硬度测试方法及主要区别 线下 课堂讲授 能力目标：翻译相 关领域文章 1 篇。 目标 1 目标 2 3 材料的缺口强度、 夏比摆锤冲击及韧 李月明 2 局部应力与应变、缺口敏感度、夏比摆 锤冲击（重点、难点）、韧脆转化温度 线下 课堂讲授 和小组讨 目标 1 目标 2
论脆转变的试验测定、低温脆性裂纹尖端的应力场、裂纹扩展的能量释目标1李月明2课堂讲授线下m材料的断裂韧性放率、平面应变断裂韧度、金属材料的课堂作业目标2韧化方式疲劳寿命曲线（重点、难点）、疲劳相关参数、疲劳裂纹扩展速率及门槛值、疲劳失效过程和机制（重点）、疲劳延寿方法目标1课堂讲授李月明线下4材料的疲劳课程思政/党史学习融入点：介绍优秀的4目标2共产党员、物理学家葛庭继院士的优秀事迹，向学生传递优秀共产党员在科学发展中的先锋带头作用，深切感受共产党员在科研工作中的模范作用。课堂讲授蠕变性能表征及机制（难点）、蠕变断目标1材料的高温力学性李月明2线下和小组讨5-6裂强度（重点）、应力松弛能目标2论材料的高温拉伸性能、高温疲劳目标1环境对金属力学性应力腐蚀破裂、应力腐蚀评价、氢损伤、李月明线下4课堂讲授6-7能的影响目标2液态金属致胞目标1摩擦磨损的概念、磨损试验方法、磨损李月明2线下课堂讲授摩擦与磨损课堂作业机制目标25
5 脆转变 的试验测定、低温脆性 论 3 材料的断裂韧性 李月明 2 裂纹尖端的应力场、裂纹扩展的能量释 放率、平面应变断裂韧度、金属材料的 韧化方式 线下 课堂讲授 课堂作业 目标 1 目标 2 4 材料的疲劳 李月明 4 疲劳寿命曲线（重点、难点）、疲劳相 关参数、疲劳裂纹扩展速率及门槛值、 疲劳失效过程和机制（重点）、疲劳延 寿方法 课程思政/党史学习融入点：介绍优秀的 共产党员、物理学家葛庭燧院士的优秀 事迹，向学生传递优秀共产党员在科学 发展中的先锋带头作用，深切感受共产 党员在科研工作中的模范作用。 线下 课堂讲授 目标 1 目标 2 5-6 材料的高温力学性 能 李月明 2 蠕变性能表征及机制（难点）、蠕变断 裂强度（重点）、应力松弛 材料的高温拉伸性能、高温疲劳 线下 课堂讲授 和小组讨 论 目标 1 目标 2 6-7 环境对金属力学性 能的影响 李月明 4 应力腐蚀破裂、应力腐蚀评价、氢损伤、 液态金属致脆 线下 课堂讲授 目标 1 目标 2 7 摩擦与磨损 李月明 2 摩擦磨损的概念、磨损试验方法、磨损 机制 线下 课堂讲授 课堂作业 目标 1 目标 2