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26考研数学通关实战
材料力学性能
第13次开课
开课时间: 2025年04月17日 ~ 2025年06月30日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第3周,共11周 已有 159 人参加
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课程评价(24)
spContent=本课程是材料科学与工程学科大学本科生的主干课和必修课。课程特点:理论与实际结合;宏观规律和微观机理结合。教学目标:掌握主要材料力学性能的基本概念、分析方法和工程应用。学习后,能初步正确选择和使用材料,优化和改进材料加工,研制新材料和新工艺,开展零构件失效分析。
本课程是材料科学与工程学科大学本科生的主干课和必修课。课程特点:理论与实际结合;宏观规律和微观机理结合。教学目标:掌握主要材料力学性能的基本概念、分析方法和工程应用。学习后,能初步正确选择和使用材料,优化和改进材料加工,研制新材料和新工艺,开展零构件失效分析。
—— 课程团队
课程概述

   本课程主要介绍材料在力、能量、环境和时间单独或复合作用下,材料力学行为的响应规律、物理本质、评定方法、测试方法和工程应用。所涉及到的内容主要有四部分:材料的基本力学性能,包括弹性、塑性,形变强化、强度、韧性和硬度等;断裂的抗力及其表征,主要包括断裂韧性、脆断的微观机制、缺口件的断裂和冲击能量作用下的断裂;与时间有关的失效机理和抗力,主要有疲劳、蠕变、应力腐蚀和氢脆、摩擦与磨损及接触疲劳等;最后是特殊材料的力学性能特点,包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料。

授课目标

结构材料是工业中不可或缺的,评价和使用结构材料的主要依据是其力学性能。即使对于功能材料,在使用过程中也面临着各种载荷下的失效问题。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必修课。

通过学习“材料的力学性能”课程,使大学本科生实现如下目的:

1)掌握材料的评价、选用及改进材料性能等的基础知识:材料基本力学性能的测试原理和方法;外力作用下材料失效的过程、机制和力学模型;不同类型材料力学性能的基本规律;不同服役环境的材料基本要求。

2)掌握材料评价方法,并能确定不同力学性能指标的测定方法:静态力学性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、不同环境下的力学性能、摩擦与磨损;

3)能够基于力学性能基本知识并采用科学方法对材料变形与断裂的典型物理现象进行研究,通过设计实验、分析与解释数据、信息综合得到合理有效的结论;

4)掌握在应用中材料优选方法,尤其是在生产过程中如何优化工艺以改善材料在服役条件下的力学性能,减少和防止因材料失效而造成的损失;

5)具备材料失效分析的基本能力,能够应用现代工具和方法,根据力学性能基本知识初步分析典型条件下材料及其构件的断裂原因,并制定改进方法;

6)掌握新材料和新技术的发展动态,并了解对材料力学性能提出的新要求。

课程大纲
材料在拉伸下的力学性能
1.1 拉伸试验与应力应变曲线
1.2 工程应力指标
1.3 工程应变指标与典型的拉伸应力-应变曲线
1.4 真应力真应变
1.5 加工硬化与应变硬化指数
1.6 实验1--单向拉伸实验
材料的弹性变形和塑性变形
2.1 弹性变形与胡克定律
2.2 弹性模量的意义及影响因素
2.3 弹性不完善性
2.4 塑性变形方式与特点
2.5 屈服现象及其本质
2.6 影响屈服强度的因素
2.7 应变时效和包辛格效应
材料的断裂
3.1 断裂的分类及其特征
3.2 解理断裂
3.3 微孔聚集型断裂
3.4 理论断裂强度
3.5 Griffith脆断强度理论
材料在其他静加载下的力学行为
4.1 应力状态柔度系数
4.2 材料在扭转载荷下的力学行为
4.3材料在弯曲载荷下的力学行为
4.4材料在压缩载荷下的力学行为
4.5 实验2--布氏硬度实验
4.6 实验3--洛氏硬度实验
4.7 实验4--显微维氏硬度实验
材料的缺口强度、夏比摆锤冲击及韧脆转变
5.1 缺口与缺口敏感性
5.2 缺口的应力集中分析
5.3 应变集中的出现与分析
5.4 低应力脆断
5.5 高速加载与低温致脆
5.6 缺口试样夏比摆锤冲击
5.7 韧脆转变
5.8 实验5--夏比锤冲击实验
材料的断裂韧性
6.1 裂纹尖端的应力场
6.2 断裂韧性和断裂韧度
6.3 裂纹扩展的能量判据
6.4 平面应变断裂韧度的测定
6.5 断裂韧度的工程应用
6.6 金属材料的韧化方法
6.7 实验6--断裂韧性实验
材料的疲劳
7.1 疲劳与循环加载
7.2 疲劳S-N 曲线及其测定
7.3 疲劳极限的影响因素
7.4 疲劳线性累积损伤理论
7.5 应变疲劳
7.6 应变-寿命曲线
7.7 疲劳裂纹扩展速率
7.8 Paris公式及扩展寿命估算
7.9 疲劳裂纹形成机制
7.10 疲劳裂纹扩展机制
7.11 疲劳宏观断口
7.12 疲劳延寿方法
7.13 几种特殊条件下的疲劳
材料的高温力学性能
8.1 蠕变现象
8.2 蠕变试验
8.3 蠕变曲线
8.4 蠕变机制-位错蠕变机制
8.5 蠕变机制-扩散蠕变机制
8.6 蠕变机制-晶界运动机制
8.7 蠕变断裂
8.8蠕变曲线描述
8.9 规定塑性应变强度
8.10 蠕变断裂强度和蠕变断裂延性
8.11 蠕变断裂时间的估算
8.12 提高抗蠕变能力的思路
8.13 应力松弛
环境对金属力学性能的影响
9.1 应力腐蚀破裂
9.2 应力腐蚀破裂机理
9.3 氢损伤
9.4液态金属致脆
9.5 腐蚀疲劳
摩擦和磨损
10.1 摩擦与磨损
10.2 黏着磨损
10.3 磨料磨损
10.4 腐蚀磨损
陶瓷的力学性能特点
11.1陶瓷的弹性模量和强度
11.2陶瓷的断裂韧性及增韧方法
复合材料的力学性能
12.1复合材料的应力-应变曲线
12.2复合材料的强度及应力和应变转换
展开全部
预备知识

金属材料基本知识,材料力学基本知识,材料的微观和宏观形貌、成分分析方法。

参考资料

乔生儒、张程煜、王泓,材料的力学性能,西北工业大学出版社,2019

西北工业大学
1 位授课老师
张程煜

张程煜

教授

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