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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料的力学性能课总结材料力学性能教学大纲一、课程基本情况总学时：56讲课学时：50实践学时：6总学分：课程类别：专业；核心；必修考核方式：考试适用对象：金属材料工程先修课程：金属学与热处理参考教材：束德林，工程材料力学性能，北京：机械工业出版社，XX高建明，材料力学性能，武汉：武汉理工大学出版社，XX石德珂、金志浩，材料力学性能，西安：西安交通大学出版社，1998刘瑞堂，工程材料力学性能，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，XX时海芳、任鑫，材料力学性能，北京：北京大学出版社，XX二、课程
2、设置目标通过本课程的学习，使学生了解国家标准对材料不同力学性能测试的相关要求；理解金属材料在不同条件下的力学行为的特点和产生机理；掌握典型金属材料力学性能指标的物理含义和影响因素。使学生具备对金属材料的变形、磨损及断裂失效原因进行分析并初步提出解决方案的能力。以支撑人才培养规格中在金属材料科学与工程及相关领域从事科学研究、技术开发、工艺要求的实现。三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一：金属在静载荷作用下的力学性能知识点1：金属在单向拉伸载荷作用下的力学行为主要内容及要求：了解金属在室温下单向静拉伸实验的最新国家标准及金属在单向拉伸载荷作用下的应力应变曲线类型，掌握退火态低碳钢在室温
3、下单向静拉伸曲线及力学行为。知识点2：金属的弹性变形主要内容及要求：理解弹性变形的特点及弹性变形的机理；掌握弹性变形相关性能指标的含义、影响因素及工程应用；了解弹性不完整性现象及原因。知识点3：金属的塑性变形主要内容及要求：理解塑性变形的特点及其机理；掌握塑性变形相关性能指标的含义、影响因素及工程应用。知识点4：金属的断裂主要内容及要求：理解断裂的分类方法；掌握微孔聚集型断裂、解理断裂、准解理断裂沿晶断裂的过程及其断口的宏观和微观特征；了解断裂强度理论。知识点5：金属在压缩、弯曲、扭转载荷作用下的力学性能主要内容及要求：理解压缩、弯曲、扭转实验特点，掌握相关力学性能，理解应力状态软性系数对材料
4、力学行为的影响；掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的原理、特点、要求及适用范围；理解缺口对材料力学性能的影响，了解金属的缺口拉伸的应用。知识点6：金属的断裂韧度主要内容及要求：理解掌握KIC的测试方法、影响因素及其应用；了解GIC、c和JIC的有关概念。重点：力学行为发生的机制及特点；常见的力学性能指标的含义、测试方法及其影响因素。难点：金属的强韧化机制及在工程中的应用。教学方法和手段：讲授、研讨知识单元二：金属在冲击载荷下的力学性能知识点1：冲击弯曲主要内容及要求：理解冲击载荷作用下金属的变形特点；掌握冲击弯曲的试验方法。知识点2：低温脆性主要内容及要求：理解、掌握低温脆性现象及本质，了解金属
5、韧脆转变温度的确定方法；掌握影响冲击韧性和韧脆转变温度的主要因素。重点：金属冲击功的测试方法及影响金属韧性的主要因素。难点：金属的韧脆转变。教学方法和手段：讲授知识单元三：金属的疲劳知识点1：高周疲劳主要内容及要求：掌握金属疲劳的现象及特点；了解疲劳曲线的测定方法；理解疲劳断裂的过程和机理；掌握影响疲劳强度的主要因素。知识点2：低周疲劳主要内容及要求：理解低周疲劳的过程及本质，掌握提高金属低周疲劳抗力的主要途径。重点：金属疲劳断裂的过程、机理；疲劳断口的主要特征及影响疲劳强度的主要因素。难点：金属疲劳断裂的过程和机理。教学方法和手段：讲授知识单元四：金属高温力学性能知识点1：高温作用下的力学行
6、为特点主要内容及要求：掌握长时高温条件下力学行为与室温和短时高温条件下力学行为的主要区别。知识点2：金属的蠕变主要内容及要求：理解金属蠕变机理；掌握金属蠕变现象及规律知识点3：金属的蠕变断裂主要内容及要求：了解金属蠕变及蠕变断裂的相关性能指标和测试方法；理解金属蠕变断裂的机理及影响金属高温力学性能的主要因素；掌握金属蠕变断裂的特征。重点：金属蠕变和蠕变断裂机理；影响金属高温力学性能的主要因素。难点：金属蠕变和蠕变断裂机理。教学方法和手段：讲授综合训练项目一：金属强韧化机制及应用目的和要求：通过该训练使学生掌握金属强化的主要方法及专业文献查阅的方法和途径，并具有对文献资料进行归纳总结和提炼的初步
7、能力，初步掌握撰写学术论文的基本要求。学生结合强度和塑性的影响因素在课后去查阅相关资料或去现场调研，了解相关强化机制的研究及应用现状，并根据所学的知识和查阅的资料及调研情况，按照学术论文的格式撰写一篇3000字以上综述，进行宣讲，同学间相互提问，教师进行点评。成果形式：论文综合训练项目二：表面强化对机械零件疲劳性能的影响目的和要求：通过该训练使学生能够利用所掌握的只是知识分析实际工程问题，寻找出导致其失效的主要原因，并提出解决问题的方法。从而培养学生分析问题解决问题的能力。选取一种典型的机械零件，对其服役条件进行分析，分析其疲劳及其他失效的类型及原因，提出解决问题的措施，并分析其可行性。撰写一
8、篇3000字左右的论文。成果形式：论文综合训练项目三：自主设计实验目的和要求：通过该训练培养学生在学习和实践过程中提出问题、发现问题的能力，使其具有运用理论知识分析问题，解决问题的能力，使其了解撰写项目申请书和结题报告的基本要求；学生3-5人组成一个小组，根据学习过程中、现场调研和查阅资料中发现的问题，利用所掌握的影响金属力学性能的影响因素和改善性能的措施，按照科研项目申请输的要求自主设计一个实验研究方案，进行答辩，教师就其方案的意义、科学性和可行性进行点评，并指导学生对实验研究方案进行修改完善，经审查通过后可作为一个自主设计实验，协调实验室进行实验研究。学生根据实验数据撰写研究报告。成果形式
9、：实验论证方案、研究报告四、其它教学环节材料力学性能第一章二节弹变1,。弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。2.弹性模量：表征材料对弹性变形的抗力3.弹性性能与特征是原子间结合力的宏观体现，本质上决定于晶体的电子结构，而不依赖于显微组织，因此，弹性模量是对组织不敏感的性能指标。4.比例极限p：应力与应变成直线关系的最大应力。5.弹性极限e：由弹性变形过渡到弹性塑性变形的应力。6.弹性比功:表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力，又称弹性比应变能。7.力学性能指标：反映材料某些力学行为发生能力或抗力
10、的大小。8.弹性变形特点：应力与应变成比例，产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状9.滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性。10.循环韧性：指在塑性区加载时材料吸收不可逆变形功的能力。11.循环韧性应用：减振、消振元件。12.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，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，称为包申格效应。13.包申格应变：指在给定应力下，正向加载与反向加载两应力应变曲线之间的应变差。14.消除包申格效应：预先进行较大的塑性变形。在第二次反向受力前先使金属材料于回复或
11、再结晶温度下退火。三节：塑性1.塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力.2.影响材料屈服强度的因素：内在因素.1.金属本性及晶格类型.主滑移面位错密度大，屈服强度大。2.晶粒大小和亚结构.晶界对位错运动具有阻碍作用。晶粒小可以产生细晶强化。都会使强度增加。3.溶质原子:溶质元素溶入金属晶格形成固溶体,产生固溶强化。4，第二相.a.不可变形的第二相绕过机制.留下一个位错环对后续位错产生斥力,b.可以变形的第二相切过机制.由于，质点与基体间晶格错排及位错切过第二相质点产生新界面需要做功，使强度增加。二）外在因素：1.温度温度越高原子间作用越小位错运动阻力越低2.应变速率。应变速率越高
12、强度越高。3.应力状态.切应力分量越大强度越低3.细晶强化：晶界是位错运动的阻碍，晶粒小相界多。减少晶粒尺寸会减少晶粒内部位错塞积的数量，减少位错塞积群的长度，降低塞积点处的应力，相邻晶粒中位错源开动所需的外加切应力提高，屈服强度增加。4.固溶强化：在纯金属中加入溶质原子形成固溶合金，将显著提高屈服强度，此即为固溶强化。溶质原子与基体原子尺寸差别越大，引起的弹性畸变越大，溶质原子浓度越高，引起的弹性畸变越大，对位错的阻碍作用越强，固溶强化作用越大。5.影响粒状第二相强化效果的因素：当粒子体积分数f一定时,粒子尺寸r越小、位错运动障碍越多，位错的自由行程越小，强比效果越显著。当粒子尺寸一定时，体
13、积分数f越大，强化效果亦越好。网状分布时，位错堆积，应力不可以松弛，脆性增加.片状球状6.珠光体对第二相的影响：1）片状珠光体，位错的移动被限制在渗碳体片层之间。所以渗碳体片层间距越小，珠光体越细，其强度越高。2）粒状珠光体，位错钱与第二相球状粒子交会的机会减少，即位错运动受阻的机会减少，故强度降低，塑性提高。3）渗碳体以连续网状分布于铁素体晶界上时，使晶粒的变形受阻于相界，导致很大的应力集中，因此强度反而下降，塑性明显降低。7.应变硬化：应变硬化是位错增殖、运动受阻所致表示材料的应变强化能力或对进一步塑性变形的抗力。9.影响n的因素：1)层错能：层错能低,则交滑移难，加工硬化指数高。2)冷热
14、变形退火态n大，冷加工n小3)强度，强度高n低。10塑性的指标：延伸率：试样拉断时所测得的条件延伸率主要反映了材料均匀变形的能力。断面收缩率：断面收缩率主要反映了材料局部变形的能力11.韧性：韧性是指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。四节：金属的(转载于:写论文网:材料的力学性能课总结)断裂1.裂纹的基本形成过程：裂纹形成和扩展。2.段裂类型：1）根据断裂前金属是否有明显的塑性变形分：脆性断裂5%2）从微观上按照裂纹的走向分：穿晶断裂沿晶断裂3.磨损，腐蚀，断裂是机件的三种失效形式。4.韧性断裂宏观断口：断口粗糙、呈纤维状，灰暗色。1）中、低强度钢光滑圆柱试样拉伸断口呈杯锥状。5.宏观断口三要素：1）纤维区2)放射区3)剪切唇6.塑性变形量越大则放射线越粗。温度降低或材料强度增加，由于塑性降低放射线由粗变细乃至消失。7.影响断口三要素的因素：材料脆性越大，放射区越大，纤维区越小，剪切唇越小。材料尺寸越大，放射区越大，纤维区基本不变。8.脆性断裂宏观断口：脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。9.沿晶断裂：当晶界的强度小于屈服强度时，晶界无塑性变形，断裂呈宏观脆性产生冰糖状断口。当晶界的强度大于屈服强度时，晶界有塑性变形，产生石状断口10.微孔聚集型断裂断口微观特征:韧窝。11.微孔聚集型断裂的过程：塑变过程中，位错运动遇到第二相颗粒形成位错
