《材料性能学》第一章2

《材料性能学》课后答案《⼯程材料⼒学性能》（第⼆版）课后答案第⼀章材料单向静拉伸载荷下的⼒学性能⼀、解释下列名词滞弹性：在外加载荷作⽤下，应变落后于应⼒现象。

静⼒韧度：材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。

弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最⾼应⼒。

⽐例极限：应⼒—应变曲线上符合线性关系的最⾼应⼒。

包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加；反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。

解理断裂：沿⼀定的晶体学平⾯产⽣的快速穿晶断裂。

晶体学平⾯－－解理⾯，⼀般是低指数，表⾯能低的晶⾯。

解理⾯：在解理断裂中具有低指数，表⾯能低的晶体学平⾯。

韧脆转变：材料⼒学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断⼝特征由纤维状转变为结晶状）。

静⼒韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静⼒韧度。

是⼀个强度与塑性的综合指标，是表⽰静载下材料强度与塑性的最佳配合。

⼆、⾦属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是⼀个对结构不敏感的⼒学姓能?答案：⾦属的弹性模量主要取决于⾦属键的本性和原⼦间的结合⼒，⽽材料的成分和组织对它的影响不⼤，所以说它是⼀个对组织不敏感的性能指标，这是弹性模量在性能上的主要特点。

改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响，但对材料的刚度影响不⼤。

三、什么是包⾟格效应，如何解释，它有什么实际意义?答案：包⾟格效应就是指原先经过变形，然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。

特别是弹性极限在反向加载时⼏乎下降到零，这说明在反向加载时塑性变形⽴即开始了。

包⾟格效应可以⽤位错理论解释。

第⼀，在原先加载变形时，位错源在滑移⾯上产⽣的位错遇到障碍，塞积后便产⽣了背应⼒，这背应⼒反作⽤于位错源，当背应⼒(取决于塞积时产⽣的应⼒集中)⾜够⼤时，可使位错源停⽌开动。

《材料性能学》课程教学大纲课程名称（英文）：材料性能学（Properties of Materials）课程类型：学科基础课总学时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12学分：4.5适用对象：金属材料工程一、课程的性质、目的和任务本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。

力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。

物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。

通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。

在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。

二、课程基本要求根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：1．要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。

2．能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。

3．掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。

三、课程内容及学时分配总学时72，课堂教学60学时，实验12学时。

第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形：外力去除后，变形消失而恢复原状的变形。

P42弹性模量：表示材料对弹性变形的抗力，即材料在弹性变形范围内，产生单位弹性应变的需应力。

P103、比例极限：是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。

P154、弹性极限：是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。

P155、弹性比功：是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

P156、包格申效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

P207、内耗：在加载变形过程中，被材料吸收的功称为内耗。

P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗（变形）和（断裂）的能力。

P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为（弹性变形）、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。

P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是（ B ）。

P10A 比例极限B 弹性模量C 弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件，应具有较高的（C）。

P16A 塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中( C )最适宜制作弹簧。

Mn C T12 钢A 08钢B 45钢C 60Si24、下列因素中，对金属材料弹性模量影响最小的因素是（D）。

A 化学成分B 键合方式C 晶体结构D 晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些？为什么说它是组织不敏感参数？答：影响金属材料弹性模量的因素有：键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。

弹性模量是组织不敏感参数，材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。

因为它是原子间结合力的反映和度量。

P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形：材料在外力的作用于下，产生的不能恢复的永久变形。

P242、塑性：材料在外力作用下，能产生永久变形而不断裂的能力。

P523、屈服强度：表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。

一、名词解释第一章力学1.真实应变一根长度为L 的杆，在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε= ，为真实应变。

2.名义应变一根长度为L 的杆，在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε=L –L /L =△L/L ,ε为名义应变。

3.弹性模量材料在弹性变形阶段，其应力和应变成线性关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。

对各向同性体为一常数。

是原子间结合强度的一个标志。

4.弹性柔顺系数弹性体在单位应力下所发生的应变，是弹性体柔性的千种量度。

S =-μ/E ,其下标十位数为应变方向，个位数为所受应力的方向。

5.材料的蠕变对粘弹性体施加恒定应力σ时，其应变随时间而增加。

6.材料的弛豫对粘弹性体施加恒定应变ε时，则应力将随时间而减小。

7.位错增殖系数n个位错通过试样边界时引起位错增殖，使通过边界的位错数增加到nc个，c即为位错增殖系数。

8.滞弹性一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。

9.粘弹性无机固体和金属的与时间有关的弹性，即弹性形变的产生与消除需要有限时间。

10.粘性系数(粘度) 单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。

单位Pa·S. 是流体抵抗流动的量度。

11.脆性断裂构件未经明显的变形而发生的断裂。

断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。

在外力作用下，任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大超过材料的临界拉应力值时，会产生裂纹或缺陷的扩展，导致脆性断裂。

与此同时，外力引起的平均剪应力尚小于临界值，不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。

12.裂纹亚临界生长裂纹在使用应力下，随时间的推移而缓慢扩展。

其结果是裂纹尺寸逐渐加大，一旦达到临界尺寸就会失稳扩展而破坏。

13.材料的理论结合强度根据Orowan提出的原子间约束力随原子间的距离x的变化曲线（正弦曲线），得到σ=σ×sin2πx/λ，σ为理论结合强度。

单位面积的原子平面分开所作的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能，材料才能断裂，根据公式得出σ= Eγ/a 。

材料性能学课程复习材料材料性能学第⼀章材料单向静拉伸的⼒学性能1.应⼒－应变曲线σp：⽐例极限σe：弹性极限σs：屈服点σb：抗拉强度2.弹性变形的本质？材料产⽣弹性变形的本质，概括来说，都是构成材料的原⼦（离⼦）或分⼦⾃平衡位置产⽣可逆位移的反映。

⑴⾦属、陶瓷类晶体材料的弹性变形是处于晶格结点的离⼦在⼒的作⽤下在其平衡位置附近产⽣的微⼩位移。

⑵橡胶类材料则是呈卷曲状的分⼦链在⼒的作⽤下通过链段的运动沿受⼒⽅向产⽣的伸展。

3.影响弹性模数（E）的因素？⑴键合⽅式和原⼦结构：共价键、离⼦键和⾦属键都有较⾼的E值，⽽分⼦键E值较低。

对于⾦属元素，原⼦半径越⼤，E值越⼩，反之亦然。

⑵晶体结构：①单晶材料：E呈各向异性，沿密排⾯E值较⼤，反之较⼩；②多晶材料：Ｅ为各晶粒的统计平均值，表现为各向同性，但为伪各向同性；③⾮晶态材料：Ｅ是各项同性的。

⑶化学成分：材料化学成分的变化将引起原⼦间距或键合⽅式的变化，因此也将影响材料的弹性模数。

⑷微观组织：①对⾦属材料来说，E是⼀个组织不敏感的⼒学性能指标；②对⾼分⼦和陶瓷材料，E对结构和组织敏感；⑸温度：温度升⾼，原⼦结合⼒下降，Ｅ值降低。

⑹加载⽅式和负荷持续时间：①加载⽅式、加载速率和负荷持续时间对⾦属、陶瓷类材料的Ｅ⼏乎没有影响；②⾼分⼦聚合物的Ｅ随负载时间延长⽽降低，发⽣松弛。

4.⾮理想弹性⾏为可分为⼏种类型？⑴滞弹性（弹性后效）：材料在快速加载或卸载后，随时间的延长⽽产⽣的附加弹性应变的性能。

⑵粘弹性：材料在外⼒作⽤下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的⼒学⾏为。

⑶伪弹性：在⼀定的温度条件下，当应⼒达到⼀定⽔平后，⾦属或合⾦将产⽣应⼒诱发马⽒体相变，伴随应⼒诱发相变产⽣⼤幅度的弹性变形的现象。

⑷包申格效应：⾦属材料经预先加载产⽣少量塑性变形，⽽后再同向加载，规定残余伸长应⼒增加，反向加载，规定残余伸长应⼒降低的现象。

5.材料产⽣内耗的原因？材料产⽣内耗与材料中微观组织结构和物理性能的变化有关。

第一章材料单向静拉伸的力学性能1、名词解释:银纹：银纹是高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷，由于它的密度低，对光线的反射能力很高，看起来呈银色，因而得名。

银纹产生于高分子材料的弱结构或缺陷部位。

超塑性：材料在一定条件下呈现非常大的伸长率(约1000％)而不发生缩颈和断裂的现象，称为超塑性。

晶界滑动产生的应变εg在总应变εt中所占比例一般在50％～70％之间，这表明晶界滑动在超塑性变形中起了主要作用。

脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显的预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程，因而具有很大的危险性。

韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。

韧性断裂时一般裂纹扩展过程较慢，而且消耗大量塑性变形能。

解理断裂：在正应力作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂称为解理断裂。

(解理台阶、河流花样和舌状花样是解理断口的基本微观特征。

) 剪切断裂：剪切断裂是材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。

(微孔聚集型断裂是材料韧性断裂的普通方式。

其断口在宏观上常呈现暗灰色、纤维状，微观断口特征花样则是断口上分布大量“韧窝”。

)4、试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险?应力类型，塑性变形程度、有无预兆、裂纹扩展快慢。

5、断裂强度σc与抗拉强度σb有何区别?若断裂前不发生塑性变形或塑性变形很小，没有缩颈产生，材料发生脆性断裂，则σc=σb。

若断裂前产生缩颈现象，则σc与σb不相等。

6、格里菲斯公式适用哪些范围及在什么情况下需要修正?格里菲斯公式只适用于含有微裂纹的脆性固体，如玻璃、无机晶体材料、超高强钢等。

对于许多工程结构材料，如结构钢、高分子材料等，裂纹尖端会产生较大塑性变形，要消耗大量塑性变形功。

因此，必须对格里菲斯公式进行修正。

第二章材料单向静拉伸的力学性能1、应力状态软性系数；τmax和σmax的比值称为，用α表示。

α越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软，材料越易于产生塑性变形。

材料性能学》课程教学大纲一、课程基本信息课程编码：课程类别：必修课适用专业：材料化学总学时：48学分：3课程简介：本课程是材料化学专业主干课程之一，属专业基础课。

本课程主要内容为材料物理性能，以材料通用性物理性能及共同性的内容为主。

通过本课程的教学，使学生获得关于材料物理性能包括材料力学性能（受力形变、断裂与强度）、热学、光学、导电、磁学等性能及其发展和应用，重点掌握各种重要性能的原理及微观机制，性能的测定方法以及控制和改善性能的措施，各种材料结构与性能的关系，各性能之间的相互制约与变化规律。

授课教材：《材料物理性能》，吴其胜、蔡安兰、杨亚群，华东理工大学出版社，2006，10。

2、参考书目:1. 《材料性能学》，北京工业大学出版社，王从曾，2007. 12.《材料的物理性能》，哈尔滨工业大学出版社，邱成军等，2009.1二、课程教育目标通过学习材料的各种物理性能，使学生掌握以下内容：各种材料性能的各类本征参数的物理意义和单位以及这些参数在解决实际问题中所处的地位；弄清各材料性能和材料的组成、结构和构造之间的关系；掌握这些性能参数的物质规律，从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料、改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础；为全面掌握材料的结构，对材料的原料和工艺也应有所认识，以取得分析性能的正确依据。

三、教学内容与要求第一章：材料的力学性能重点与难点：重点：应力、应变、弹性变形行为、Griffith 微裂纹理论，应力场强度因子和平面应变断裂韧性，提高无机材料强度改进材料韧性的途径。

难点：位错运动理论、应力场强度因子和平面应变断裂韧性。

教学时数：10 学时教学内容：1.1 应力及应变：应力、应变；1.2 弹性形变：Hooke 定律；弹性模量的影响因素、无机材料的弹性模量、复相的弹性模量、弹性形变的机理；1.3 材料的塑性形变：晶体滑移、塑性形变的位错运动理论；1.4 滞弹性和内耗：粘弹性和滞弹性、应变松弛和应力松弛、松弛时间、无弛豫模量与弛豫模量、模量亏损、材料的内耗；1.5 材料的高温蠕变：蠕变曲线、蠕变机理、影响蠕变的因素；1.6材料的断裂强度：理论断裂强度、Inglis理论、Griffith微裂纹理论、、Orowan 理论；1.7 材料的断裂韧性：裂纹扩展方式、裂纹尖端应力场分析、几何形状因子、断裂韧性、裂纹扩展的动力与阻力；1.8 裂纹的起源与扩展：裂纹的起源、裂纹的快速扩展、影响裂纹扩展的因素、材料的疲劳、应力腐蚀理论、高温下裂纹尖端的应力空腔作用、亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系、根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命、蠕变断裂；1.10 显微结构对材料脆性断裂的影响：晶粒尺寸、气孔的影响；1.11 提高材料强度及改善脆性的途径：金属材料的强化、陶瓷材料的强化；1.12 复合材料：复合材料的分类、连续纤维单向强化复合材料的强度、短纤维单向强化复合材料；1.13 材料的硬度：硬度的表示方法、硬度的测量。

材料性能学课后习题与解答(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--绪论1、简答题什么是材料的性能包括哪些方面[提示] 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为；解：材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现。

包括○1力学性能（拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲）○2物理性能（热、光、电、磁）○3化学性能（老化、腐蚀）。

第一章单向静载下力学性能1、名词解释：弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解：弹性变形：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质。

塑性变形：微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。

弹性极限：弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应力。

弹性比功：弹性变形过程中吸收变形功的能力。

包申格效应：材料预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。

弹性模量：工程上被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。

实质是产生100%弹性变形所需的应力。

滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。

内耗：加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功，即有部分变形功倍材料吸收，这部分被吸收的功称为材料的内耗。

韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。

韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。

2、简答(1) 材料的弹性模量有那些影响因素为什么说它是结构不敏感指标解：○1键合方式和原子结构，共价键、金属键、离子键E高，分子键E低原子半径大，E小，反之亦然。

○2晶体结构，单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性，沿密排面E大，多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E同性。

第一章：单向静拉伸的力学性能静载作用下应力应变关系及常见3种失效形式：过量弹性变形、塑性变形和断裂。

基本力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。

单向静拉伸实验：拉伸开始后，在P点以下拉伸力和伸长量呈直线关系。

当拉伸力超过Fp后，力—伸长曲线开始偏离直线。

拉伸力小于Fe时，式样的变形在卸除拉伸力后可以完全恢复。

因此e点以内的变形为弹性变形。

当拉伸力达到Fa 后，式样便产生不可恢复的永久变形，即塑性变形。

在这一阶段的变形过程中，最初试样局部产生不均匀的屈服塑性变形，力-伸长曲线出现平台式锯齿，直至C点结束。

接着进入均匀塑性变形阶段。

达到最大拉伸力Fb时，试样再次出现不均匀的塑性变形，并在局部区域产生缩颈。

最后在拉伸力Fk除，试样断裂。

弹性变形三个特点：1、可逆性；2、应力应变之间具有单值线性关系；3、弹性变形量较小。

弹性变形本质：构成材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反映。

弹性模数E：表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则相同应力下产生的弹性变形越小。

比弹性模数：弹性模数与其单位体积质量的比值，也称为比模数或比刚度，单位m或cm,比例极限óp是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。

óp=Fp ／Ao。

弹性比功：又称弹性比能或应变比能，用ɑe表示，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

一般可用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功表示。

弹性：材料受载后产生一定的变形，而卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性。

根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点，弹性可分为理想弹性（完全弹性）和非理想弹性（弹性不完整性）两类。

对于理想弹性材料，在外载荷下，应力应变服从虎克定律，并同时满足三个条件：应变对于应力的响应是线性的；应力应变同相位；应变是应力的单值函数。

非理想弹性可分为：滞弹性、粘弹性、伪弹性及包申格效应。

材料性能学总复习资料第一章 作业11.掌握以下物理概念：强度、屈服强度、抗拉强度、塑性、弹性、延伸率、断面收缩率、弹性模量、比例极限、弹性极限、弹性比功、包申格效应、弹性后效、弹性滞后环强度：指的是构件抵抗破坏的能力。

屈服强度：材料屈服时对应的应力值也就是材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力，这一应力值称为材料的屈服强度。

抗拉强度：材料最大均匀塑性变形的抗力。

塑性：是指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。

弹性：材料受载后产生一定的变形，而卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性。

延伸率：材料拉伸后的截面面积变化量与原始截面面积的比值。

断面收缩率：材料拉断后，缩颈处横截面积的最大减缩量与原始截面面积的百分比。

弹性模量：弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。

比例极限：是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。

弹性极限：是材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。

弹性比功：又称为弹性必能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

包申格效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

弹性后效：又称滞弹性，是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。

弹性滞后环：在非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，是加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线，这个封闭回线称为弹性滞后环。

2、衡量弹性的高低用什么指标，为什么提高材料的弹性极限能够改善弹性？ 衡量弹性的高低通常用弹性比功来衡量E a e e 22σ=，所以提高弹性极限可以提高弹性比功。

3、材料的弹性模数主要取决哪些因素？凡是影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模数。

主要有：键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度及加载方式和速度。

4、一直径2.5mm ，长度为200.0mm 的杆，在2000N 的载荷作用下，直径缩至2.2mm ，试求(1)杆的最终长度；(2)在该载荷作用下的真实应力和真实应变；(3)在该载荷作用下的工程应力和工程应变。

全书共分绪论及正文10章：绪论简要论述了材料性能的概念和划分，材料性能在表征、机理、影响因素和测试等方面的共性问题；第1～5章为力学性能部分，分别介绍常规力学试验和相应性能指标、变形和强化、断裂和韧化、疲劳性能以及材料在高温、冲击、摩擦和腐蚀性介质等常见工程环境下的强度与断裂；第6～9章为物理性能部分，分别介绍材料的热学、磁学、电学及光学性能；第10章为材料的耐环境性能，介绍金属材料的腐蚀和高分子材料的老化。

《材料性能学》力求从材料性能学“四要素”——表征（规律）、机理、影响因素和测试，来阐述每一种材料性能，注重基本理论和工程应用的结合，并注意到不同材料的共性和个性。

《材料性能学》涉及的知识面宽，信息量大，基础性强，主要用作材料科学与工程一级学科的专业基础课教材，也可供研究生、相关工程技术人员参考。

课程大纲课前准备课程总览MOOC学习简明指南第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第一节拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线第一章第一节扩展材料第一讲拉伸力-伸长曲线与工程应力-应变曲线第二讲真应力-应变曲线第一章第一节测试第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第二节材料的弹性变形第一讲弹性变形的本质与胡克定律第二讲弹性性能及其应用第三讲弹性不完整性及其应用第一章第二节测试第一章第二节扩展材料第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第三节材料的塑性变形第一讲塑性变形的方式与特点第二讲屈服现象和屈服强度第三讲影响屈服强度的因素第四讲应变硬化第五讲颈缩现象和抗拉强度第六讲塑性和静力韧度第一章第三节测试第一章第三节扩展材料第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第四节材料的断裂第一讲断裂的类型第二讲微观断裂机理第三讲断裂强度第一章第四节测试第一章作业第一章第四节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第一节应力状态软性系数第一讲应力状态软性系数第二章第一节测试第二章第一节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第二节材料的压缩、弯曲、扭转和剪切第一讲材料的压缩第二讲材料的弯曲第三讲材料的扭转第四讲材料的剪切第二章第二节测试第二章第二节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第三节缺口试样静载荷力学性能第一讲缺口效应第二讲缺口试样的力学性能第二章第三节测试第二章第三节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第四节材料的硬度第一讲硬度的概念与分类第二讲布氏硬度第三讲洛氏硬度第四讲维氏硬度第五讲显微硬度和其他硬度第二章第四节测试第二章作业第二章第四节扩展材料第三章材料在冲击载荷下的力学性能第一节冲击弯曲实验和材料的冲击韧性第三章第一节扩展材料第一讲冲击载荷下材料变形与断裂的特点第二讲缺口韧性冲击实验的方法、意义和应用第三章第一节测试第三章材料在冲击载荷下的力学性能第二节材料的低温脆性第一讲低温脆性现象第二讲韧脆转变温度第三讲落锤实验第四讲影响韧脆转变温度的因素第三章第二节测试第三章作业第三章第二节扩展材料第四章材料的断裂韧性第一节线弹性条件下材料的断裂韧度第四章第一节扩展材料第一讲裂纹扩展的基本形式第二讲应力场强度因子KI和断裂韧度KIC第三讲应力场强度因子的塑性区修正第四讲裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧度GIC第四章第一节测试第四章材料的断裂韧性第二节断裂韧度KIC的测试第一讲断裂韧度KIC的测试第四章第二节测试第四章第二节扩展材料第四章材料的断裂韧性第三节影响断裂韧度KIC的因素第一讲影响断裂韧度KIC的因素第四章第三节测试第四章第三节扩展材料第四章材料的断裂韧性第四节断裂韧度的应用举例第四章第四节扩展材料第一讲断裂韧度的应用举例第四章第四节测试第四章材料的断裂韧性第五节弹塑性条件下材料的断裂韧度第四章第五节扩展材料第一讲弹塑性条件下材料的断裂韧度第四章第五节测试第四章作业第五章材料在变动载荷下的力学性能第一节疲劳破坏的一般规律第一讲变动载荷和循环应力；疲劳现象及特点第二讲疲劳宏观断口特征第五章第一节测试第五章第一节扩展材料第五章材料在变动载荷下的力学性能第二节疲劳过程及机理第一讲疲劳裂纹的萌生与扩展第二讲疲劳断口的微观特征第五章第二节测试第五章第二节扩展材料第五章材料在变动载荷下的力学性能第三节疲劳曲线及性能指标第五章第三节扩展材料第一讲疲劳曲线和疲劳极限第二讲疲劳图第三讲疲劳缺口敏感度第四讲疲劳裂纹扩展速率及疲劳裂纹扩展门槛值第五章第三节测试第五章材料在变动载荷下的力学性能第四节影响疲劳强度的主要因素第一讲影响疲劳强度的主要因素第五章第四节测试第五章第四节扩展材料第五章材料在变动载荷下的力学性能第五节低周疲劳第一讲低周疲劳第五章第五节测试第五章作业第五章第五节扩展材料第六章材料在环境条件下的力学性能第一节应力腐蚀断裂（SCC）第一讲应力腐蚀（SCC）现象及产生条件第二讲应力腐蚀断裂机理及断口分析第三讲应力腐蚀断裂评价指标第四讲防止应力腐蚀断裂的措施第六章第一节扩展材料第六章第一节测试第六章材料在环境条件下的力学性能第二节氢脆与腐蚀疲劳氢脆与腐蚀疲劳第六章第二节扩展材料第六章第二节测试第六章作业第七章材料在高温条件下的力学性能第一节金属蠕变的宏观规律和变形机制第七章第一节扩展材料第一讲材料在高温下的力学性能特点第二讲蠕变断裂机理第七章第一节测试第七章材料在高温条件下的力学性能第二节材料高温力学性能指标与主要影响因素材料高温力学性能指标与主要影响因素第七章第二节扩展材料第七章作业第八章材料的摩擦与磨损性能第一节摩擦磨损概念及磨损类型第一讲摩擦与磨损概念及磨损类型第二讲磨损过程第三讲磨损类型及粘着磨损第四讲磨料磨损第五讲冲蚀磨损等第六讲表面疲劳磨损第七讲影响表面疲劳磨损的因素第八章第一节扩展材料第八章第一节测试第八章材料的摩擦与磨损性能第二节磨损实验方法及摩擦磨损的控制磨损实验方法及摩擦磨损的控制第八章第二节扩展材料第八章作业第九章材料的热学性能第一节材料的热容第一讲材料的热容及其物理本质第二讲影响材料热容的因素第九章第一节测试第九章材料的热学性能第二节材料的热膨胀第一讲材料的热膨胀及其物理本质第二讲影响热膨胀的因素第九章第二节测试第九章材料的热学性能第三节材料的导热性能第一讲材料的热导率及其物理机制第二讲影响材料导热性能的因素第九章第三节测试第十章材料的电学性能第一节材料导电性理论第一讲材料导电性的微观机理第二讲材料导电性理论第十章第一节测验第十章材料的电学性能第二节金属材料的导电性第一讲金属材料的导电性第二讲金属材料导电性的影响因素第十章第二节测试第十一章材料的磁学性能第一节材料磁性概述第一讲磁性材料发展背景和历史第二讲磁学基本概念第三讲磁性起源第一讲测试第十一章材料的磁学性能第二节磁性材料分类第一讲磁化概念第二讲顺磁性、抗磁性材料磁化曲线第二讲测试第十一章材料的磁学性能第三节铁磁性材料的磁化第一讲铁磁性材料的磁化曲线第二讲铁磁性材料的磁滞回线第三讲铁磁性材料的磁化特征第三节测试第十一章材料的磁学性能第四节磁畴及磁性能第一讲铁磁性材料的磁畴第二讲磁畴形成第三讲技术磁化和磁性能第四节测试第十一章材料的磁学性能第五节磁性材料的应用第一讲软磁材料的性能第二讲软磁材料的应用第三讲永磁材料的性能第四讲永磁材料的应用第五讲磁记录材料性能第六讲磁记录材料应用第十一章作业第五节测试预备知识对于材料类专业学生，需具备一定的高等数学、大学物理、工程力学相关基础知识，本课程为学生在今后工作中对材料的选用、设计、改造、创新打下良好的基础。