材料力学性能说课

材料力学性能说课
1. 课程性质
材料力学性能是金属材料工程专业的必修专业基础课。
课程起着由公共基础课、工程基础课向专业课程过渡的作用，它是前期课程《工程力学》等工程基础课的深入，又与《材料科学基础》、《金属固态相变原理》课程互为支撑，并为后续的专业课程如《金属材料学》、《复合材料》、《零件失效分析》等扮演着基础铺垫和专业引导的角色。
2. 课程目的
使学生掌握力学性能的基本理论，从各种机器零件或构件最常见的服役条件和失效现象出发，正确了解衡量材料失效抗力的指标，以及这些指标的物理意义、工程意义和测试方法。弄清这些指标之间的相互关系，分析内在因素和外在因素对它们的影响。从而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，同时也为发展新材料，改进制造工艺提供一定的理论基础。
力学性能是工程结构材料研究和应用中最关键的问题。
Ø 力学性能是工程结构和部件设计中最重要的数据和依据。
Ø 力学性能是新材料能否由研制状态进入工程应用的基本考核指标，特别是综合性能的优劣常常是决定性的因素。
Ø 失效分析在很大程度上是围绕载荷和环境以及相关力学性能分析而展开的。
3. 课程的主要内容
材料力学性能的定义：
Ø 材料在外力作用下或外力(external force )与环境因素environmental factor（温度temperature、介质medium、加载速率loading speed）联合作用下所表现出的性能—力学行为—宏观上表现为变形deformation和断裂fracture；
Ø 材料抵抗外力引起变形和断裂的能力或材料的失效抗力；
人类最早学会利用的材料性质是力学性质：
Ø 石器时代：天然岩石的强度和硬度
Ø 青铜器：Cu的高塑性，高强度，加工硬化性能
Ø 铁：Fe-C合金的高强度、硬度、塑性
真正认识和开始系统地理解材料的力学性质起始于19世纪中叶
Ø 1863年，光学显微镜用于金属材料的研究；
Ø 出现电子显微镜、扫描电镜、高分辨率电镜，为研究材料的内部组织结构提供了先决条件；
Ø 出现扫描透射电镜、扫描隧道显微镜，分析出微小区域的化学成分和结构，还可用来进行原子加工，为在微观结构上设计新材料打下了基础；
对材料力学性能的研究起始于欧洲工业革命，两次世界大战促进了材料测试与评价技术的发展，同时也对材料的性能提出了更高的要求。

4. 课程的重点和难点
重点：从课程的整体上看，材料包括七大力学性能指标，对这些性能指标的讲授，重点在材料的共性力学理论与规律，包括其行为、机理本质、测试方法和应用等；同时分析和对比不同材料在该性能上的差异，以建立起材料力学性能与其结构间的内在关系，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。
从课程的具体内容看，材料在常温、常压、空气环境下静载和动载力学性能、低温脆性、断裂韧性、疲劳为课程的重点。
难点：如何建立起不同材料力学性能共性知识的融合交汇、涉及基础知识和材料特性表现之间的有机融合。
如何形象地揭示材料性能与其本质机理。
如何调动学生的积极性与培养其工程创新能力。
教学方法与教学手段的设计
Ø 知识技能的传授与综合素质培养的统一；
Ø 课程自身知识体系与其它专业课程知识的统一；
Ø 传统教学与现代多媒体教学整合的统一；
Ø 研究性问题设计与学生自主参与的统一；
Ø 理论知识与实践操作的统一；
Ø 个体自主学习与小组合作学习的统一；
5. 课程与其他课程的关系
材料力学：针对工程问题，了解构件的受力，所处的应力状态，强度计算，刚度计算；
材料科学基础：材料的晶体结构和显微组织、位错的基本理论；
金属固态相变原理：组织转变与材料性能；
6. 课程的学习方法及参考资料
理论联系实际：是工程背景强、实用性广的一门课程，密切结合工程实际。
重视实验：通过实验既可掌握力学性能的测试原理，又可掌握测试技术，了解测试设备，进一步理解所测的力学性能指标的物理意义与工程意义。

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