《材料的力学性能》课程教学大纲[1]

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1、《材料的力学性能》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：04200202、课程名称：材料的力学性能/MechanicalPropertiesofMaterials3、学时/学分：40/54、先修课程：理论力学、材料力学、材料科学基础（金属学）5、面向对象：材料类本科生6、开课院（系）：材料学院7、教材、教学参考书：《材料的力学性能》（第二版）、郑修麟主编、西北工业大学出版社、2001.8《工程材料的力学行为》、郑修麟主编、西北工业大学出版社、2004.11《MechanicalBehaviorofMaterials》、（美）ThomsH.Co

2、urtney著、机械工业出版社2004.7《金属机械性能》、编写组、机械工业出版社、1982.10二、课程性质和任务结构材料在任何时候都是制造航空航天器结构不可或缺的材料。评价和使用结构材料的主要依据是其力学性能。因此，材料力学性能的知识，是材料科学和工程学科的大学生必须具备的。因此，“材料的力学性能”课程是材料科学与工程学科的大学生的一门必修课。对于结构设计和制造专业的大学生和工程师，材料力学性能的知识也是有用和必备的。“材料的力学性能（行为）”的课程教学应从工程应用的角度，着重介绍材料力学性能的基本理论，评价材料的各种力学性能指标、测定原理与

3、方法、失效机理与失效准则及其工程实用意义。“材料的力学性能（行为）”的课程教学包含金属材料的力学性能和新型结构材料的力学行为两大部分。金属材料是“三航”工业及其它工业中的基本结构材料，在可预见的将来它仍将无法被替代；金属材料力学行为的研究历史悠久，主要的原理、定律和结论已比较成熟，而且新型结构材料力学性能的研究也借鉴于金属材料力学行为的研究经验和方法。这也是各院校“材料的力学性能（行为）”13课程的通用部分。这部分内容包含：1）材料的基本力学行为，主要是强度，弹性和塑性，形变强化、韧性等，2）失效机理、准则和抗力，如屈服准则、切口件和含裂纹件的断

4、裂准则，3）疲劳失效是航空航天器的一个主要的失效形式。因此，重点论述疲劳失效各阶段的机理、疲劳寿命表达式、寿命估算方法与延寿技术。考虑到飞行器的飞行环境和高寒地区结构的服役环境，增加了材料的低温疲劳的内容。4）力学与环境交互作用下失效机理、准则和抗力，包括蠕变断裂机理、准则和抗力，以及疲劳-蠕变交互作用，应力腐蚀与腐蚀疲劳，摩擦与磨损以及接触疲劳等。新型结构材料的力学性能部分，主要是结合“三航”的教学和科研需要而赠加的新内容，主要包含“高分子材料的力学性能”、“复合材料的力学性能”和“陶瓷材料的力学性能”等各章的内容。此外，还将结合上述材料在航空

5、业中的应用情况，增加了新的研究成果，例如高分子材料和复合材料的疲劳与断裂的研究成果。一方面，这些研究成果可用于全面地评价上述材料；另一方面，也可用于解决上述材料选用和使用中的问题。从而有助于扩大学生的知识面。通过本课程的学习，希望能对大学本科学生-未来的工程师们在将来的工作中解决材料的评价、选用及改进材料性能等问题打下坚实的基础。三、教学内容和基本要求绪论（2学时）材料的力学性能通常是指材料的弹性、塑性和强度。弹性是指材料在外力作用下保持固有形状和尺寸的能力，在外力除去后恢复固有形状和尺寸的能力。塑性是材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力。

6、而强度则是材料对塑性变形和断裂的抗力。或许，材料的力学性能还应当包括‘寿命’。所谓寿命，是指材料在外力的长期或重复作用下，或在外力和环境因素的复合作用下，抵抗损伤和失效的能力，使零件在服役期限内安全、有效地运行。第一章材料的拉伸性能（6学时）13拉伸试验虽是简单的、但却是最重要的应用最广泛的力学性能试验方法。拉伸试验可以测定材料的弹性、强度、塑性、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标。在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据。本章主要介绍在室温大气中，在单向拉伸载荷作用下，用光滑试件测定的具有不同变形和硬化特性的材料的应力—应变曲线和拉

7、伸性能参数，使读者对不同材料的性质有概略的、然而是较全面的认识。1.1引言1.2拉伸试验1.3脆性材料的拉伸曲线与拉伸性能1.4高塑性材料的拉伸曲线（Ⅰ）-连续塑性变形1.5高塑性材料的拉伸曲线（Ⅱ）-不连续塑性变形1.6低塑性材料的拉伸曲线第二章其他静加载下的力学性能（1学时）机械和工程结构的很多零件是在扭矩、弯矩或轴向压力作用下服役的。因此，需要测定材料在扭转、弯曲和轴向压缩加载下的力学性能，作为零件设计，材料选用和制订热处理工艺的依据。本章介绍扭转、弯曲、压缩、剪切等试验方法及测定的力学性能指标。2.1引言2.2扭转试验2.3弯曲试验2.4

8、压缩试验2.5剪切试验第三章材料的硬度（2学时）测定硬度的方法很多，主要有压人法，回跳法和刻划法三大类。在机械制造业中，主要采用压人法测