金属材料组织与性能电子教案 第1单元教案5 金属的疲劳

教案5授课教师课题名称1.4金属的疲劳授课学科金属材料组织与性能授课班级授课地点课时2总学时48教学目标知识目标1.掌握金属疲劳概念、产生原因2.了解衡量金属疲劳的指标能力目标1.能够根据试样疲劳断口对其进行疲劳失效分析2.提出提高金属金属抗疲劳破坏的途径素质目标1.培养学生较好的分析和解决问题的方法和能力；2.培养学生严谨的工作态度和较强的质量和成本意识；3.熟悉中国材料工艺现状，提升民族自信；4.培养学生自强不息、勇于担当的责任感。教学重点金属疲劳概念、产生原因；金属疲劳极限的概念教学难点根据试样疲劳断口对其进行疲劳失效分析教学方法讲授法、演示法、多媒体教学法、阅读指导法、讨论法教学手段多媒体教学课件教材及参考资料学情分析授课对象：智能轧钢技术专业一年级学生；前序课程：《工程力学》、《工程制图》等；已有技能：学生对材料发展历程以及材料力学的理论基础有了一定认识主要问题：对金属材料拉伸力学性能的测试方法缺乏认识与实践操作过程。教学过程教学内容师生活动思政元素设计案例课前回顾(5分钟）：导入新课（10分钟）讲授新知(70分钟)回顾上节课关于冲击韧性试验的概念、试验原理和方法人工作久了就会感到疲劳，难道金属工作久了也会疲劳吗？金属的疲劳能得到恢复吗？一、金属的疲劳概念金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。二、金属疲劳产生的原因变动载荷和循环应力——引起疲劳破坏的外力，指载荷大小、方向均随时间变化的载荷，其在单位面积上的平均值即为变动应力。变动应力可分为规则周期变动应力(也称循环应力)和无规则随机变动应力两种。据统计，各类断裂失效中，80%是由于各种不同类型的疲劳破坏所造成的。疲劳破坏特点：低应力破坏。无征兆破坏。累积的损伤结果。尽管疲劳失效的最终结果是部件的突然断裂，但实际上它们是一个逐渐失效的过程，从开始出现裂纹到最后破断需要经过很长的时间。疲劳断裂的宏观断口一般由三个区域组成，即疲劳裂纹产生区（裂纹源）、裂纹扩展区和最后断裂区。金属疲劳裂纹大多产生于零件或构件表面的薄弱区。由于材料质量、加工缺陷或结构设计不当等原因，在零件或试样的局部区域造成应力集中，这些区域便是疲劳裂纹核心产生的策源地。在金属零件或构件中可能有一个疲劳裂纹源，也可能出现两个或多个。三、疲劳极限当应力低于某值时，材料经受无限次循环应力也不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳极限，记作σR（R为应力比），就是S-N曲线中的平台位置对应的应力。通常，材料的疲劳极限是在对称弯曲疲劳条件下（R＝－1）测定的，对称弯曲疲劳极限记作σ-1。四、提高金属抗疲劳破坏的途径（1）零件设计时形状、尺寸合理。应尽量避免尖角、缺口和截面突变。（2）降低零件表面粗糙度，提高表面加工质量。如表面缺陷（氧化、脱碳、裂纹、夹杂等）和表面加工损伤（刀痕、磨痕、擦伤等）。（3）采用各种表面强化处理。如渗碳、渗氮、表面淬火、喷丸和滚压等都可以有效地提高疲劳极限。师：提问生：思考并回答问题师：教师利用多媒体课件、视频演示的方式进行讲解生：听老师讲授，认真记笔记师：ppt展示零件图片、视频，并进行提问。在手中不断弯曲铁丝，经过一段时间铁丝发生突然断裂，解释原因？增强互动，活跃课堂气氛。生：认真思考并回答问题。师：对学生的回答结果和预习情况进行评价。师：演示讲解冲击韧性试验过程生：认真看试验过程，记录实验数据师：结合本节课所学内容谈谈飞机经过一段时间飞机突然发生机翼断裂的原因生：认真思考并回答问题。师：对学生的回答结果进行评价。。知识小结（3分钟）掌握金属疲劳概念、产生原因，有哪些提高金属抗疲劳破坏的途径师：进行总结，给出答案生：认真听，记强化本次教学内容的重点，点出应该掌握的概念布置作业（2分钟）1.课后完成书中对应作业师：布置作业生：记巩固本节课的内容，为今后的学习打下基础预期