《材料力学性能与失效分析》教学大纲

1、材料力学性能与失效分析教学大纲课程编号：100092213课程名称：材料力学性能与失效分析高等教育层次：本科课程在培养方案中的地位：课程性质：选修对应于材料成型与控制工程专业，属于：BZ专业课程基本模块开课学年及学期：第三学年第5学期先修课程（a必须先修且考试通过的课程，b必须先修过的课程，c 建议先修的课程） a 材料科学基础 课程总学时：48，学分：3课程教学形式：0普通课程课程教学目标与教学效果评价（如填此项则上一项可不填）课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）教学效果评价不及格及格，中良优1.知悉和理解材料力学性能、失效分析及其相关性能指标；完全不知道，对材料力学性能、

2、失效分析及其相关性能指标，有碎片化的理解1.对材料力学性能及失效分析的主要内容，相关力学性能指标的核心过程能理解，但不完整1.对材料力学性能及失效分析的主要内容，相关力学性能指标的核心过程能完整理解，但不系统，存在断点。1.对材料力学性能与失效分析的主要内容，相关力学性能指标的核心过程能完整系统地理解2. 知悉和理解材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能；完全不知道，对材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能，有碎片化的理解1.对材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的

3、疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能主要内容，对于上述材料变形的核心过程能理解，但不完整1.对材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能的主要内容，对于上述材料变形的核心过程能完整理解，但不系统，存在断点。1.对材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能主要内容，对于上述材料变形的核心过程能完整系统地理解3.能够根据材料的加载和变形特性，利用现有材料力学理论及方法，解决材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲

4、劳、金属高温力学性能等力学性能指标的定量确定问题；1.完全没能力解决材料的加载和变形问题，以及现有材料力学理论及方法；2.能够运用零碎的现有材料力学原理，分析解决材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能等力学性能指标的定量确定问题1.整体上具备根据材料的加载和变形特性，运用现有材料力学理论及方法，分析解决材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能等力学性能指标的定量确定问题的能力，但缺乏系统性。1.整体上具备根据材料的加载和变形特性，运用现有材料力学理论及方法，分析解决材料

5、准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能等力学性能指标的定量确定问题的能力，有一定的系统性，但系统性方面存在断点。1. 具备根据材料的加载和变形特性，运用现有材料力学理论及方法，分析解决材料准静/动态力学性能、断裂韧度、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能等力学性能指标的定量确定问题的能力。4. 拥有根据所掌握的材料加载及变形模式，针对各种社会需求提出相应的材料力学性能系统选择方案，具有分析影响材料力学性能因素的能力，形成对材料力学性能指标进行设计分析的思维模式；1.完全没能力根据所掌握的材料加载及变形模

6、式，针对各种社会需求提出相应的材料力学性能系统选择方案，完全不能分析影响材料力学性能因素； 2.具有零碎的影响材料力学性能因素的概念。2.整体上拥有根据所掌握的材料加载及变形模式，针对各种社会需求提出相应的材料力学性能系统选择方案，分析影响材料力学性能因素的能力，整体上形成了对材料力学性能指标进行设计分析的思维模式，但缺乏系统性。2.整体上拥有根据所掌握的材料加载及变形模式，针对各种社会需求提出相应的材料力学性能系统选择方案，分析影响材料力学性能因素的能力，整体上形成了对材料力学性能指标进行设计分析的思维模式，有一定的系统性，但系统性方面存在断点。2. 拥有根据所掌握的材料加载及变形模式，针对

7、各种社会需求提出相应的材料力学性能系统选择方案，分析影响材料力学性能因素的能力，形成了对材料力学性能指标进行设计分析的思维模式。课程教学目标与所支撑的毕业要求对应关系（公共平台课无需细化到毕业要求指标点（见各专业培养方案说明书），暂无专业认证需求的专业下表可选填）毕业要求（指标点）编号毕业要求（指标点）内容课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）2.1能够应用数学、力学、物理、化学、材料学、机械学、材料成型及控制等的基本原理，识别、表达复杂工程问题中的材料学、力学、材料成型及控制问题。1. 知悉和理解材料力学性能及其相关性能指标；2. 知悉和理解材料准静/动态力学性能、断裂韧度、

8、金属的疲劳、应力腐蚀、氢脆断裂、金属磨损、接触疲劳、金属高温力学性能；教学内容、学时分配、与进度安排教学内容学时分配所支撑的课程教学目标教学方法与策略（可结合教学形式描述）（选填）第1章 单向静拉伸力学性能 1.1 应力-应变曲线1.2 弹性变形与弹性不完整性1.3 塑性变形、屈服强度、形变硬化1.4 金属断裂、断裂强度、断裂理论及其应用91，2，3，4讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络课程资源补充相关拓展知识。第2章 其他静载荷下的力学性能 2.1 压缩特点与压缩试验2.2 弯曲试验与弯曲强度2.3 扭转特点与扭转试验2.4 硬度的物理含义与测试方法41，2，3，4讲授，提问，实物及试验

9、视频展示第3章 冲击载荷下的力学性能 3.1冲击变形与断裂3.2 影响冲击韧性的因素21，2，3，4讲授，实物展示，课堂讨论 推导演算，辅助网络课程资源补充相关拓展知识。第4章 金属的断裂韧度 4.1 线弹性条件下的断裂韧度4.2 弹塑性条件下的断裂韧度4.3 断裂韧度的影响因素与测量91，2，3，4此环节可根据网上学习情况，适度考虑翻转教学，通过提问，实物展示、机理动画展示与课堂讨论，过渡到归纳性讲授。完成首次作业评判。第5章 金属的疲劳 5.1 疲劳现象和疲劳机理5.2 疲劳强度与影响因素5.3 低周疲劳5.4 接触疲劳81，2，3，4讲授，推导演算、图片展示与课堂讨论第6章 应力腐蚀和氢

10、脆 6.1 应力腐蚀和防止措施6.2 氢脆及其防止措施21，2，3，4讲授，推导，图片展示与课堂讨论；第7章 金属的磨损7.1 磨损及其机理7.2 材料的耐磨性51，2，3，4此环节可根据网上学习情况，适度考虑翻转教学，通过提问，机理动画展示与课堂讨论，过渡到归纳性讲授。第8章 材料的高温力学性能8.1 蠕变现象及其机理8.2 高温强度与高温硬度8.3 影响高温力学性能因素51，2，3，4讲授，推导，图片、视频展示与课堂讨论。完成二次作业评判。实验一：硬度和低温实验4分2组进行实验考核与成绩评定：平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法。考核方式：闭卷考试（80%）、平时成绩（2

11、0%）成绩构成：平时成绩：结合课堂提问、出席情况，共20分；期末考试：闭卷，共80分教材，参考书:教科书：1. 束德林.工程材料力学性能（第二版）M. 北京：机械工业出版社，2012.2. 孙智.失效分析基础与应用M. 北京：机械工业出版社，2012. 参考书：1. 杨道明. 金属力学性能与失效分析M.北京：冶金工业出版社，1991.2. Engineering Materials Properties and Selection(Seventh Edition)M,Kenneth G.Budinski and Michael K.Budinski.2002(ISBN:0-13-030533-

12、2).大纲说明：本课程是材料学专业和材料加工专业的专业教育选修课。培养学生在工程实践中分析问题、解决问题和创新能力。通过本课程的学习，使学生能够从机器零件或构件最常见的服役条件和失效现象出发，掌握衡量材料失效抗力的指标及这些指标的物理意义、测试方法和了解相关国家标准；能够分析材料内在因素和外在因素对指标的影响，为正确选择和使用材料提供可靠的力学性能依据。编写教师： 编写教师签名：责任教授签名：开课学院教学副院长签名： Mechanical Properties of Materials and Failure AnalysisCourse code: 100092213Course name:

13、 Mechanical Properties of Materials and Failure AnalysisLecture Hours: 44Laboratory Hours: 4Credits: 3Term(If necessary):Prerequisite(s): Principle of Material ScienceCourse Description: This course is to establish the abilities of analyzing problems, solving problems and creativities for students.

14、Based on the studies of the course, students are able to understand the mechanical properties of materials and the corresponding physical meanings, testing measurements and national standards. In addition, students are able to analyze the effects of internal and external impacts on mechanical proper

15、ties, providing a theoretical basis for choosing and using materials. Course Outcomes:After completing this course, a student should be able to:Develop the abilities of analyzing problems, solving problems and creativities;Analyze the mechanical properties of materials and the corresponding physical

16、 meanings, testing measurements and national standards;Design suitable materials based on the mechanical properties of materials;Use suitable materials based on the analysis of the effects of internal and external impacts on mechanical properties.Course Content:Lectures and Lecture Hours: Uniaxial s

17、tatic tensile mechanical properties 9- Stress-strain curves- Elastic deformation and elastic incompleteness- Plastic deformation, yield strength and deformation hardening - Fracture, fracture strength and fracture theory of metals and their applicationsMechancial properties under other static loads4

18、- Compression characteristics and compression test- Bending test and bending strength- Torsion characteristics and torsion test- Physical meaning and testing method of hardness3. Mechanical properties under impact loading 2 - Impact deformation and fracture - Factors affecting impact toughness4. Fra

19、cture toughness of metals 9 - Fracture toughness under linear elastic - Fracture toughness under elastoplastic conditions - Influence factors and measurement of fracture toughness5. Fatigue of metals 8 - Fatigue phenomenon and fatigue mechanism - Fatigue strength and influence factors - Low-cycle fatigue - Contact fatigue6. Stress corrosion and hydrogen embrittlement 2 - Stress