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材料性能课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握材料的性能及其影响因素，理解不同材料的性质和应用。
技能目标要求学生能够运用所学知识对材料的性能进行分析和评价，能够进行简单的材料性能测试。
情感态度价值观目标要求学生培养对材料科学的兴趣和热情，提高对材料性能在实际应用中的认识，培养创新意识和实践能力。
通过对课程性质、学生特点和教学要求的分析，明确课程目标，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容根据课程目标，选择和教学内容，确保内容的科学性和系统性。
本课程的教学大纲如下：1.第一章：材料性能概述本章介绍材料性能的概念、分类和评价方法，使学生对材料性能有一个全面的认识。
2.第二章：材料的力学性能本章讲解材料的强度、韧性、塑性、硬度等力学性能指标，分析影响力学性能的因素。
3.第三章：材料的物理性能本章介绍材料的密度、热导率、电导率等物理性能指标，探讨物理性能与材料应用的关系。
4.第四章：材料的热性能本章阐述材料的热膨胀、热导、比热等热性能，分析热性能在实际应用中的重要性。
5.第五章：材料的化学性能本章讨论材料的抗氧化性、耐腐蚀性等化学性能，介绍化学性能测试方法和改善途径。
6.第六章：材料的工艺性能本章探讨材料的加工性能、成形性能等工艺性能，了解工艺性能对材料加工的影响。
三、教学方法选择合适的教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握材料性能的基本知识和理论。
2.讨论法：学生针对材料性能的实例进行讨论，提高学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：分析实际应用中材料性能的具体案例，使学生了解材料性能在工程中的应用。
4.实验法：进行材料性能实验，使学生亲自体验材料性能的测试方法和过程。
四、教学资源选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
《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。
材料力学电子教案第一章：材料力学概述1.1 课程介绍介绍材料力学的基本概念、研究对象和内容强调材料力学在工程领域的重要性1.2 材料的力学性能介绍材料的弹性、塑性、韧性、硬度等力学性能解释各种力学性能指标的定义和意义1.3 应力与应变定义应力、应变、泊松比等基本概念解释应力-应变关系的图形和特点第二章：弹性变形2.1 弹性理论基础介绍弹性模量、剪切模量等基本弹性参数解释弹性矩阵和弹性方程的定义和应用2.2 拉伸和压缩分析拉伸和压缩试验的应力-应变关系计算拉伸强度、压缩强度等指标2.3 弯曲和扭转分析弯曲和扭转试验的应力-应变关系计算弯曲强度、扭转刚度等指标第三章：塑性变形3.1 塑性理论基础介绍塑性变形的基本概念和特点解释塑性极限、塑性应变等参数的定义和计算方法3.2 拉伸和压缩塑性变形分析拉伸和压缩试验的应力-应变关系计算屈服强度、伸长率等指标3.3 弯曲和扭转塑性变形分析弯曲和扭转试验的应力-应变关系计算屈服强度、挠度等指标第四章：材料的高温力学性能4.1 高温弹性变形介绍高温下材料的弹性性能变化分析高温下弹性模量的变化规律和影响因素4.2 高温塑性变形介绍高温下材料的塑性性能变化分析高温下塑性极限、屈服强度等指标的变化规律和影响因素4.3 高温韧性介绍高温下材料的韧性变化分析高温下韧性的评价方法和指标第五章：材料的疲劳与断裂5.1 疲劳基础介绍疲劳现象和疲劳寿命的概念解释疲劳循环应力、疲劳极限等参数的定义和意义5.2 疲劳强度计算介绍疲劳强度的计算方法和疲劳寿命的预测模型分析影响疲劳寿命的因素和提高疲劳强度的方法5.3 断裂力学基础介绍断裂力学的基本概念和断裂韧性解释应力强度因子、裂纹扩展速率等参数的定义和计算方法第六章：材料力学在结构分析中的应用6.1 梁的弯曲介绍梁的弯曲理论，包括剪力、弯矩和曲率的关系分析梁的弯曲强度和稳定性问题6.2 杆件的拉伸和压缩分析杆件在拉伸和压缩状态下的应力分布计算杆件的拉伸强度和压缩强度6.3 平面应力问题和空间应力问题解释平面应力问题和空间应力问题的概念分析应力转换和应力解的基本原理第七章：材料力学在材料设计中的应用7.1 材料设计的基本原则介绍材料设计的目标和基本原则解释材料设计的基本流程和方法7.2 材料的力学性能设计分析材料的力学性能对材料设计的影响介绍提高材料力学性能的设计方法和策略7.3 新型材料的力学性能研究介绍新型材料的研究和发展趋势分析新型材料在材料力学性能方面的优势和应用前景第八章：实验技能与数据分析8.1 实验设备与方法介绍材料力学实验设备的使用和操作方法解释实验数据的采集和处理流程8.2 材料力学实验项目分析常见的材料力学实验项目及其目的和意义介绍实验结果的评估和分析方法8.3 数据分析与处理介绍数据分析的基本方法和技巧解释数据处理在材料力学研究中的应用和重要性第九章：材料力学在工程中的应用9.1 土木工程中的应用分析材料力学在土木工程中的应用案例介绍材料力学在结构设计、桥梁工程等方面的应用9.2 机械工程中的应用分析材料力学在机械工程中的应用案例介绍材料力学在机械零件设计、材料选择等方面的应用9.3 航空航天工程中的应用分析材料力学在航空航天工程中的应用案例介绍材料力学在飞行器结构设计、航天材料选择等方面的应用第十章：材料力学的未来发展10.1 新型材料的研究与发展介绍新型材料的研究方向和发展趋势分析新型材料在材料力学性能方面的创新和突破10.2 材料力学与其他学科的交叉研究介绍材料力学与其他学科的交叉研究领域分析交叉研究对材料力学发展的影响和意义10.3 材料力学的挑战与机遇分析材料力学面临的挑战和问题探讨材料力学的未来机遇和发展方向重点和难点解析1. 弹性变形和塑性变形的理解和区分。
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。
材料性能学复习在《中原工学院材料性能学》*的基础上增减而成。
*来源:百度文库；贡献者：沙漠之狐苍狼第一章材料在单向拉伸时的力学性能1-1名词解释1.弹性比功：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
2.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。
其来源于金属材料中的位错运动所受阻力的变化。
可通过热处理（再结晶退火）消除。
3.塑性：材料断裂前产生塑性变形的能力4.韧性：材料变形时吸收变形力的能力5.脆性断裂(弹性断裂)：材料断裂前不发生塑性变形，而裂纹的扩展速度往往很快。
断口呈现与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，为放射状或结晶状。
6.韧性断裂（延性断裂或者塑性断裂）：材料断裂前及断裂过程中产生明显塑性变形的断裂过程。
断口呈现暗灰色、纤维状。
7.剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成断裂。
断口呈现锋利的楔形或微孔聚集型，即出现大量韧窝。
8.河流花样：解理裂缝相交处会形成台阶，呈现出形似地球上的河流状形貌9.解理台阶：解理裂纹的扩展往往是沿晶面指数相同的一族相互平行，但位于“不同高度”的晶面进行的。
不同高度的解理面存在台阶。
10.韧窝：通过孔洞形核、长大和连接而导致韧性断裂的断口1-3材料的弹性模数主要取决于什么因素？答：影响弹性模数的因素：键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间1-4决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？答：1、晶体结构：屈服是位错运动，因此单晶体理论屈服强度＝临界切应力2、晶界和亚结构：晶界是位错运动的重要障碍，晶界越多，常温时材料的屈服强度增加。
晶粒越细小，亚结构越多，位错运动受阻越多，屈服强度越大。
3、溶质元素：由于溶质原子与溶剂原子直径不同，在溶质原子周围形成晶格畸变应力场，其与位错应力场相互作用，使位错运动受阻，增大屈服强度。
固溶强化、柯氏气团强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化4、第二相：弥散分布的均匀细小的第二相有利于提高屈服强度5、环境因素对屈服强度的影响1）温度的影响:温度升高，屈服强度降低，但变化趋势因不同晶格类型而异。
《材料性能学》课程教学大纲课程代码：050431011课程英文名称：Inorganic material capability课程总学时：40 讲课：40 实验：0上机：0适用专业：无机非金属材料工程、粉体材料科学与工程大纲编写（修订）时间：2017.3一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是无机非金属材料工程专业的专业课，必修课。
课程教学所要达到的目的是：1.了解无机材料的力学、热学、光学、电学及介电和磁学性能；2.掌握上述性能的原理及微观机制；3.正确分析无机材料的结构与性能的关系；4.掌握各性能之间的相互制约与变化规律,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；5.实验技能方面掌握重要性能的测试方法。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求掌握无机材料的受力形变，具体掌握应力和应变、弹性形变、无机材料的塑性形变、无机材料的高温蠕变、黏滞流动。
重点掌握应力和应变、弹性形变。
掌握无机材料的脆性断裂与强度，具体掌握理论断裂强度、格里菲微裂纹理论、断裂韧性常规测试方法、提高陶瓷材料强度及改善脆性的途径、复合材料、陶瓷材料的硬度。
重点掌握断裂韧性常规测试方法。
掌握无机材料的热性能，具体掌握内容无机材料的热容、无机材料的热膨胀、无机材料的热传导、无机材料的抗热震性，重点掌握无机材料的抗热震性。
掌握无机非金属材料电学性能，具体掌握电导的基本性能、离子电导、电子电导、无机材料的电导、多晶半导体材料、无机材料的电导，重点掌握无机材料的电导。
掌握无机材料介电性能，具体掌握介质的电极化、介质的损耗、介电强度、铁电性、压电性，重点掌握介质的电极化、介质的损耗。
掌握无机材料的磁学性能，具体掌握磁矩和磁化强度、物质的磁性、磁畴的形成和磁滞回线、铁氧体结构及磁性、磁性材料的物理效应、磁性材料及应用，重点掌握磁畴的形成和磁滞回线。
掌握无机材料的光学性能，具体掌握光和物质相互作用的基本理论、光在界面的反射和折射、光在各向异性介质中的传播、光的吸收、色散和散射、无机材料的透光性、无机材料的颜色、特种光学材料及应用。
《材料力学电子教案》课件第一章：材料力学概述1.1 课程介绍解释材料力学的定义和研究对象强调材料力学在工程领域的重要性1.2 材料力学的基本假设介绍弹性变形和塑性变形的概念介绍小变形和大变形的区别1.3 应力、应变和泊松比解释应力和应变的定义介绍泊松比的概念和计算方法第二章：拉伸和压缩2.1 拉伸试验介绍拉伸试验的设备和过程解释拉伸曲线和应力-应变关系的概念2.2 压缩试验介绍压缩试验的设备和过程解释压缩曲线和应力-应变关系的概念2.3 弹性模量和泊松比解释弹性模量和泊松比的概念介绍弹性模量和泊松比的计算方法第三章：剪切和扭转3.1 剪切试验介绍剪切试验的设备和过程解释剪切应力和剪切变形的概念3.2 扭转试验介绍扭转试验的设备和过程解释扭转应力和扭转变形的概念3.3 剪切模量和扭转模量解释剪切模量和扭转模量的概念介绍剪切模量和扭转模量的计算方法第四章：弯曲4.1 弯曲试验介绍弯曲试验的设备和过程解释弯曲应力和弯曲变形的概念4.2 弯曲强度和挠度解释弯曲强度和挠度的概念介绍弯曲强度和挠度的计算方法4.3 弹性梁和塑性梁解释弹性梁和塑性梁的概念介绍弹性梁和塑性梁的弯曲方程第五章：材料力学的应用5.1 材料力学在结构设计中的应用介绍材料力学在梁、柱和板等结构设计中的应用5.2 材料力学在材料选择中的应用介绍材料力学在选择工程材料中的应用5.3 材料力学在其他领域的应用介绍材料力学在航空航天、汽车制造等领域的应用第六章：复合材料力学6.1 复合材料概述介绍复合材料的定义和特点解释复合材料的微观结构和性能6.2 复合材料的力学行为介绍复合材料的力学性能指标解释复合材料的应力-应变关系6.3 复合材料的失效模式介绍复合材料的失效模式和失效准则解释复合材料的强度设计和耐久性评估第七章：非线性材料力学7.1 非线性材料的概念介绍非线性材料的定义和特点解释非线性材料的应力-应变关系7.2 非线性材料的本构模型介绍常用的非线性本构模型解释非线性本构模型的建立和应用7.3 非线性材料力学问题的求解方法介绍非线性方程的求解方法解释非线性材料力学问题的数值模拟方法第八章：温度和湿度对材料力学的影响8.1 温度对材料力学的影响介绍温度对材料强度和韧性的影响解释温度引起的材料膨胀和收缩8.2 湿度对材料力学的影响介绍湿度对材料强度和耐久性的影响解释湿度引起的材料吸湿和膨胀8.3 温度和湿度控制的应用介绍温度和湿度控制的方法和技术解释温度和湿度控制在家电、建筑等领域的应用第九章：疲劳和断裂力学9.1 疲劳现象和疲劳寿命介绍疲劳现象和疲劳寿命的概念解释疲劳循环加载和疲劳裂纹的产生9.2 断裂力学的概念介绍断裂力学的基本原理和指标解释裂纹扩展和断裂韧性的概念9.3 疲劳和断裂力学的应用介绍疲劳和断裂力学在结构设计和材料选择中的应用解释疲劳和断裂力学在航空、汽车等领域的应用第十章：实验和测试技术10.1 材料力学实验概述介绍材料力学实验的目的和重要性解释材料力学实验的基本步骤和注意事项10.2 拉伸、压缩和剪切实验介绍拉伸、压缩和剪切实验的设备和方法解释实验数据的采集和处理方法10.3 弯曲和扭转实验介绍弯曲和扭转实验的设备和方法解释实验数据的采集和处理方法10.4 实验结果的分析和应用介绍实验结果的分析和解释方法解释实验结果在材料选择和结构设计中的应用重点和难点解析重点一：材料力学的基本概念和假设材料力学是研究材料在外力作用下的力学行为，包括弹性、塑性、断裂等现象。
