《材料性能(1-力学性能)》课程教学大纲 - 上海交通大学- 材料科学与 ...

《材料力学性能》课程实验教学大纲课程名称：材料力学性能课程代码：05224090课稈总学时：48 实验学时：16 实验学分：0.5适用专业：材料成型与控制工程、金属材料工程一、实验教学的性质和任务材料力学性能实验是《材料力学性能》课程屮重要的教学环节。

通过实验教学，验证、和应用课堂屮讲授的理论知识，使学生掌握材料力学性能的测试原理和测试方法；了解测试设备及基木操作规范;培养学生对实验数据和实验结果进行正确分析判断的能力以及科学认真的态度和实事求是的工作作风。

为今示的课程设计、毕业设计及工稈实践工作打下坚实的基础。

为了培养学生的应用和动手能力除了安排8学时校内实验室验证试验外，还充分利用南山轻合金试验屮心的检测条件，聘请现场工稈技术人员作为我们的实验教师，开设了8学时现场应用实验。

二、实验教学的主要内容和基本要求1、实验教学的主要内容及知识、能力、素质的基木要求;校内验证实验（共四个）：实验一、金属室温拉伸力学性能的测定（1）测绘低碳钢和铸铁试件的载荷一变形曲线（F-A1曲线）。

⑵测定低碳钢的拉伸屈服点o s、抗拉强度。

b、伸长率甲、断面收缩率6和铸铁的抗拉强度。

b（3）观察低碳钢（槊•性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸过程屮的各种现象、拉断麻的断口情况，分析两者的力学性能；（4）了解拉伸试验机测试原理及操作步骤。

实验二、金属材料硬度测定（1）了解不同种类硬度测定的基木原理及常用硬度实验法的应用范FBI;（2）学会使用布氏、洛氏硬度计并掌握相应硬度的测试方法。

实验三、金属室温缺口试样冲击韧性的测定（1）了解温度对材料冲击值的影响；（2）测定钢材和硬铝合金的冲击韧性，比较两种材料的抗冲击能力和破坏断口的形貌。

实验四、金属磨损试验（1）深入理解磨粒磨损的产生机理和影响因素，掌握金属材料改善耐磨粒磨损性能的方法；（2）了解磨料磨损试验机的工作原理、构造及使用;（3）掌握金属材料耐磨性能的检测方法。

现场应用实验（共四个）：实验一：铝合金板材粗糙度测量（1）掌握取样及测量T具的准备。

《材料力学性能》课程教学大纲课程名称：材料力学性能（Mechanical Properties of Materials）课程编号：012009总学时数：48学时（其中含实验 8 学时）学分：3学分课程类别：专业方向指定必修课先修课程：大学物理、工程化学、工程力学、材料科学基础教材：《工程材料力学性能》（机械工业出版社、束德林主编，2005年）参考书目：[1] 王从曾编著，《材料性能学》，北京工业大学出版社，2001年[2] Thomas H.Courtney（美）著，材料力学行为（英文版），机械工业出版社，2004年《课程内容简介》：本课程主要讲授材料的力学性能与测试方法，主要内容有金属在静载荷（单向拉伸、压缩、扭转、弯曲）和冲击载荷下的力学性能、金属的断裂韧度、金属的疲劳、金属的应力腐蚀和氢脆断裂、金属的磨损和接触疲劳、金属的高温力学性能。

一、课程性质、目的和要求本课程是材料成型及控制工程专业本科生金属材料工程方向指定必修课。

本课程的主要任务是讨论工程材料的静载力学性能、冲击韧性及低温脆性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能以及高温力学性能的基本理论与性能测试方法，使学生掌握材料力学性能的基本概念、基本原理和测试材料力学性能的基本方法，探讨改善材料力学性能的基本途径，提高分析材料力学性能的思维能力与测试材料力学性能的能力，为研究开发和应用工程材料打下基础。

二、教学内容、要点和课时安排《材料力学性能》授课课时分配表本课程的教学内容共分八章。

第一章：金属在单项静拉伸载荷下的力学性能 6学时主要内容：载荷—伸长曲线和应力—应变曲线；塑性变形及性能指标；断裂重点、难点：塑性变形机理，应变硬化机理，裂纹形核的位错模型，断裂强度的裂纹理论，断口形貌。

第二章：金属在其它静载荷下的力学性能 6学时主要内容是：缺口试样的静拉伸及静弯曲性能；材料缺口敏感度及其影响因素；扭转、弯曲与压缩的力学性能；硬度试验方法。

重点、难点：缺口处的应力分布特点及缺口效应第三章：金属在冲击载荷下的力学性能 4学时主要内容：冲击弯曲试验与冲击韧性；低温脆性；韧脆转化温度及其评价方法；影响材料低温脆性的因素。

《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。

《材料力学性能》课程教学大纲课程编号：08064111课程名称：材料力学性能英文名称：Materials Mechanical Properties课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：32/2（讲课学时：32 实验学时：0 上机学时：0）适用专业：材料成型及控制工程，焊接技术与工程一、课程性质与任务《材料力学性能》是材料成形及控制工程专业的学科基础课，主要介绍工程材料在各种载荷作用及服役条件下的力学性能。

本课程的目的是让学生了解常用的工程材料的性能指标和测试方法，掌握影响工程材料力学性能的各种因素，掌握提高材料力学的方法。

本课程的任务是介绍材料常用的力学性能指标，包括概念、物理意义、影响因素、测试方法和应用，使学生通过本课程的学习，能够熟悉材料常见的力学性能指标以及测试方法，掌握影响力学性能指标的因素，为提高材料的性能、寿命和质量以及开发新材料新工艺提供理论指导。

二、课程与其他课程的联系先修课程：材料科学基础、工程力学由于材料的力学性能主要涉及材料在各种变形以及环境下的性能，与材料本身的性质、结构等有密切的关系。

因此只有学过了材料科学基础，了解材料在变形过程中最基本的科学问题，材料理解材料的性能。

另外，工程材料力学性能与工程力学关系非常密切，因此也只有学生学习工程力学之后材料更好的理解材料工程材料在各种受力条件下应该具备的性能。

材料科学基础和工程力学是材料力学性能的科学基础，材料力学性能是材料科学基础及工程力学的具体应用。

后续课程：毕业设计材料力学性能是一门工程应用背景非常强的课程，因此在毕业设计时学生能结合具体的设计内容，将该课程所学内容进行具体应用，解决实际问题。

三、课程教学目标1.学会材料常用力学性能指标的概念、物理意义、影响因素、测试方法及其应用，培养学生的工程实践意识及能力，式学生获得实验方法的基本训练，同时教会学生查阅有关材料测试方法的标准、规范、材料手册等的有关技术资料的能力；（支撑毕业能力要求1.1；4.1）2.了解材料常见的断裂方式和预防措施，培养学生的工程意识及创新意识；（支撑毕业要求2.1）3.理解材料在常见的受力状态和环境介质中材料所表现的行为，理论联系实际，培养学生的工程实践能力；（支撑毕业要求2.2）4.使学生了解材料力学性能的表征以及测试的最新发展动向。

材料力学性能》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料力学性能英文名称：Mechanical Propertiesof Materials二、课程代码及性质课程代码: 0801173 课程性质:专业必修课,必修课三、学时与学分总学时：40（理论学时：40 学时；实践学时：0 学时）学分：2.5四、先修课程材料科学基础五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设。

六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1、掌握材料力学行为（弹性、塑性、断裂、疲劳、强化与增韧等）的现象和本质；2、掌握材料失效分析的主要方法；3、培养学生合理选用材料和控制材料力学行为的能力;4、帮助学生了解材料力学行为研究的国内外发展趋势。

七、教学重点与难点：教学重点：弹性变形、塑性变形、断裂和材料强化。

教学难点：断口形貌分析、晶体结构对力学性能的影响、材料的强化与增韧机理。

八、教学方法与手段：教学方法：（1）以课堂讲授为主，阐述该课程的基本内容，保证主要教学内容的完成；（2）安排适量的提问和课堂讨论环节，使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳能力。

教学手段：（1）运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观；（2）将研究中碰到的相关问题、分析数据、图片及少量实物带入课堂，引导学生分析讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力。

九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。

表2基本教学内容与学时安排（2）具体内容各章节的具体内容如下：第一章：弹性与滞弹性（8学时）应力与应变；弹性；虎克定律；广义虎克定律；泊松比与弹性模量；弹性模量的实验测定；影响弹性模量的因素。

滞弹性；弹性后效与应力松弛；内耗；包申格效应；滞弹性现象的意义。

第二章：塑性变形（8 学时）塑性变形的基本特征；滑移；临界分切应力；S-B 定律；孪生；塑性变形机理；屈服应力峰值；变形应力的波动；位错钉扎；加工硬化；不纯原子与第二相的作用；单晶的剪切应力应变、单晶与多晶的力学性能差异、粒度效应；Hall-Petch 关系与反Hall-Petch 关系。

《材料力学性能》课程教学大纲课程名称：材料力学性能学时/学分：48/3实验学时：16适用专业：材料化学、材料科学与工程、材料加工工程、土木工程、机械工程课程类别/性质：专业基础/必修制定人：戴光泽、韩靖一、课程的目的和任务本课程是金属材料工程专业的专业课之一。

本课程为机械设计和制造过程中正确选择和合理使用材料提供可靠的力学性能依据；也为充分发挥材料的性能潜力，改进或创新工艺，研制新材料及机器零件或构件的失效分析提供基础。

本课程是从各种零件的服役条件和失效现象出发，提出衡量材料失效抗力的正确指标。

学习本课程的任务是了解这些指标的物理意义、技术意义和测试方法，弄清这些指标之间的相互关系，分析内在因素（材料成分、组织状态）和外在因素（应力状态、加载速度、温度、环境介质）对它们的影响。

二、课程的基本要求重点了解常用金属材料的力学性能，并理解各种力学性能的内在本质。

掌握评价金属材料在静载荷、冲击载荷作用下的性能指以及掌握金属材料的断裂韧度、疲劳和在高温服役条件的基本力学性能。

并具备一定的分析能力和较强的运算能力，能较熟练地对实际材料在各种工作情况的性能做出评价。

三、课程基本内容和学时安排绪论（1学时）第一章金属在单向静拉伸下的力学性能（11学时）掌握金属材料在单向静拉伸条件下的应力—应变曲线以及金属常用力学性能指标的物理意义、工程意义，掌握弹性变形和塑性变形的过程和本质。

理解金属材料弹性变形、塑性变形的基本规律和原理，掌握金属材料在拉伸过程中的颈缩现象、颈缩判据的推导及证明。

金属材料的断裂的基本规律和原理。

本章应注意图表、曲线的运用，讲授时应进行对比分析，讲清基本原理。

第二章金属在其它静加载下的力学性能（6学时）掌握金属材料的扭转、弯曲、压缩载荷下的力学行为，理解金属在扭转、弯曲、压缩载荷下的力—变形曲线及基本力学性能指标。

熟练掌握金属的硬度测试方法。

注意同第一章静拉伸载荷的力学性能指标相对比（包括曲线），硬度内容应理论与实践相结合。

《材料性能（1-力学性能）》课程教学大纲第四章材料的疲劳1、疲劳概述2、疲劳的宏观表征3、疲劳的微观过程4、非金属材料的疲劳5、特种条件下的疲劳5h课堂讲授+讨论3-5道习题掌握材料疲劳的基本概念、宏观理论、微观机制、影响因素；了解各类型材料的疲劳特征以及各种特殊条件下的疲劳行为。

作业+课堂提问+课堂小测验第五章材料在不同工程环境下的力学性能1、高温强度2、冲击强度3、环境强度4、磨损强度5、材料在极端环境下的行为8h课堂讲授+讨论3-5道习题了解并掌握材料在高温、高速加载、带轻微腐蚀介质、相互接触运动、以及某些特殊环境下的力学行为和性能。

作业+课堂提问+课堂小测验*考核方式(Grading)采用“平时成绩”（课堂讨论、课堂小测验及作业）和“期末考试成绩”相结合的考核及评定方式，两者的比例为：70%（期末成绩）+30%（平时成绩）*教材或参考资料(Textbooks&Other Materials)教材：《材料性能学（第二版）》张帆,郭益平、周伟敏.上海交通大学出版社(2009)参考书：（1）《材料的力学行为》匡震邦,顾海澄,李中华.高等教育出版社(1998)；（2）《Mechanical Behavior of Materials》T.H.Couttney，McGraw Hill（2000）其它（More）备注（Notes）备注说明：1．带*内容为必填项。

2．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。

材料力学性能实验教学大纲大纲制定（修订）时间： 2017年7月课程名称：材料力学性能课程编号：050131004课程类别：专业基础课程课程性质：必修适用专业：材料成型及控制工程课程总学时：32实验（上机）计划学时：2开课单位：材料科学与工程学院一、大纲编写依据1.材料成型及控制工程专业2010版教学计划；2.材料成型及控制工程专业《材料力学性能》理论教学大纲对实验环节的要求；3.近年来《材料力学性能》实验教学经验。

二、实验课程地位及相关课程的联系1.《材料力学性能》是材料成型及控制工程专业重要的专业基础课程；2.本实验课程是《材料力学性能》课程的实践教学环节，3.本实验项目是《材料力学性能》课程综合知识的运用；4.本实验项目是理解材料的硬度测定原理和方法的基础；5.本实验以《金属工艺学》等为先修课；6.本实验为后续的专业课实验教学和毕业设计等有指导意义。

三、实验目的、性质和任务1.理解布氏和洛氏硬度测定的基本原理和方法，训练硬度测定的基本技能，掌握科学的实验方法；2.培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力；3.通过实验使学生能够正确使用硬度计等常用设备，训练学生的实验设计能力和动手能力；4.培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力；四、实验基本要求(1) 实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求；(2) 巩固和加深学生对布氏和洛氏硬度测定的基本原理和方法的理解，提高学生综合运用所学知识的能力；(3) 通过实验，要求学生做到：能够预习实验，撰写实验报告；(4) 学会常用硬度计的使用，完成相关实验；(5) 了解布氏和洛氏硬度的测量方法，能够独立分析实验数据。

五、实验内容和学时分配六、教材（讲义、指导书）：选用教材：《工程材料力学性能》，束德林编，机械工业出版社，2007实验指导书：材料力学性能实验指导书. 沈阳理工大学七、考核方法和评分标准；考核方法：按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。

《材料性能学》教学大纲一、课程概述本课程是材料科学与工程专业的核心课之一，旨在介绍材料的性能及其相关理论和实验方法。

通过本课程的学习，学生将了解材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等方面的基本概念和实验技术，以及材料的结构与性能之间的相互关系。

二、课程目标1.培养学生的材料性能分析和实验设计能力；2.培养学生的团队协作和沟通能力；3.培养学生的科学研究和创新能力。

三、教学内容1.材料性能基础知识1.1材料的内部结构1.2麦克斯韦方程组及其应用1.3力学性能和力学行为1.4热学性能和热行为1.5电学性能和电行为1.6磁学性能和磁行为2.材料性能测试与分析2.1常用材料性能测试方法与仪器2.2材料性能测试数据处理与分析2.3材料性能参数的计算与评价3.材料性能评价与设计3.1材料性能评价的基本原则和方法3.2材料性能与结构设计的相关问题3.3材料性能参数在工程设计中的应用四、教学方法1.理论课授课方式包括讲授、讨论和案例分析等；2.实验课采用实验操作和数据分析相结合的方式；3.课堂上鼓励学生多提问，教师及时解答。

五、教学评价1.平时成绩占40%，包括课堂讨论、作业和实验；2.期末考试占60%，包括理论知识和实验技能的考察。

六、参考教材1.《材料性能学》，张三、李四，清华大学出版社，2024年；2.《材料力学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；3.《材料热学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；4.《材料电学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；5.《材料磁学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年。

七、教学进度安排1.第1-2周：材料性能基础知识2.第3-5周：材料性能测试与分析3.第6-8周：材料性能评价与设计4.第9-14周：课程复习和期末考试八、教学辅助手段1.使用多媒体技术进行教学内容展示；2.实验室配备相应的材料性能测试仪器，进行实验研究和操作指导。