《材料力學性能與失效分析》課程教學大綱

1、材料力學性能與失效分析課程教學大綱課程編號：103095206課程名稱：材料力學性能與失效分析高等教育層次：本科課程在培養(yǎng)方案中的地位：課程性質：選修對應于材料科學與工程專業(yè)，屬于：AZ專業(yè)課程高端模塊本課程的思政工作要點是奉獻精神教育開課學年及學期：本科三年級 第1學期先修課程：a材料科學基礎；b材料力學課程總學時：64（其中實驗課12學時），總學分：4課程教學形式：3研究型課程課程教學目標與教學效果評價課程教學目標（給出知識能力素養(yǎng)各方面的具體教學結果）教學效果評價不及格及格，中良優(yōu)1.通過課程學習，使學生知悉材料力學性能與失效分析的基本概念和基本理論，理解材料力學性能與失效分析工程應用的

2、背景，將工程力學知識與材料變形破壞機制相結合，深入理解材料變形破壞的物理本質，知悉和理解失效分析過程中所蘊含的技術、經(jīng)濟、管理、人力資源和心理學等多種要素，了解失效分析方法、過程、規(guī)范，能將相關知識用于識別和判斷材料領域復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。1.完全不知道，或對材料力學性能與失效分析知識有碎片化的理解。2.完全沒能力解決材料力學性能與失效分析問題，或能夠運用零碎的材料力學性能與失效分析原理，分析解決材料力學性能與失效分析問題。不能將相關知識用于識別和判斷材料領域復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。1.對材料力學性能與失效分析主要內容，材料力學性能與失效分析基本信息，材料力學性能與失效分析核心過程能理解，

3、但不完整。2.整體上具備運用材料力學性能與失效分析原理，分析解決材料力學性能與失效分析問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性。基本能夠將相關知識用于識別和判斷材料領域復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。1.對材料力學性能與失效分析主要內容，材料力學性能與失效分析基本信息，材料力學性能與失效分析核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用材料力學性能與失效分析原理，分析解決材料力學性能與失效分析問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。能較好地將相關知識用于識別和判斷材料領域復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。1.對材料力學性能與失效分析主要內容，材料力學性能與失效分析基本信息，材料力學性能與失效分析核心過程能

4、完整系統(tǒng)地理解。2. 具備運用材料力學性能與失效分析原理，分析解決材料力學性能與失效分析問題的能力。能將相關知識用于識別和判斷材料領域復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。2. 使學生能夠運用數(shù)學、物理等知識對與材料力學行為相關的復雜工程問題進行正確表達，通過課程中的小組學習和小組實踐項目研究，掌握基本的表達、溝通和協(xié)作技巧，養(yǎng)成團隊工作所需的責任感、主動性和包容性等基本素質，形成與他人密切合作解決復雜工程問題的行為習慣。1.完全不知道，或不能正確表達與材料力學行為相關的復雜工程問題。2.完全沒能力解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題，或能夠運用零碎的基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和

5、協(xié)作技巧問題。1. 能夠對與材料力學行為相關的復雜工程問題進行基本的表達。對基本的表達、溝通和協(xié)作技巧主要內容，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧基本信息，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧核心過程能理解，但不完整。2.整體上具備運用基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性。1. 能夠對與材料力學行為相關的復雜工程問題進行較好的表達。對基本的表達、溝通和協(xié)作技巧主要內容，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧基本信息，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題的

6、能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。1. 能夠對與材料力學行為相關的復雜工程問題進行正確表達。對基本的表達、溝通和協(xié)作技巧主要內容，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧基本信息，基本的表達、溝通和協(xié)作技巧核心過程能完整系統(tǒng)地理解。2.具備運用基本的表達、溝通和協(xié)作技巧原理，分析解決基本的表達、溝通和協(xié)作技巧問題的能力。3. 通過課程學習和項目實踐鍛煉，使學生具備材料力學性能與失效分析測試過程實施能力，養(yǎng)成從全局和流程的觀點對待材料力學性能與失效分析的基本意識，能夠按照一定的規(guī)范完成簡單的材料力學性能與失效分析項目，能夠結合失效分析的結果從力學性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設計或工藝流程設計方案提出

7、評估和改進意見。1.完全不知道，或對材料力學性能與失效分析測試分析過程知識，有碎片化的理解。2.完全沒能力解決材料力學性能與失效分析項目測試分析過程問題，或能夠運用零碎的材料力學性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學性能與失效分析測試分析過程問題。不具備從力學性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設計或工藝流程設計方案提出評估和改進意見。1.對材料力學性能與失效分析測試分析過程主要內容，材料力學性能與失效分析測試分析過程基本信息，材料力學性能與失效分析測試分析過程核心過程能理解，但不完整2.整體上具備運用材料力學性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學性能與失效分析測試分析過程問題的能

8、力，但缺乏系統(tǒng)性。能夠從力學性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設計或工藝流程設計方案提出初步的評估和改進意見。1.對材料力學性能與失效分析測試分析過程主要內容，材料力學性能與失效分析測試分析過程基本信息，材料力學性能與失效分析測試分析過程核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用材料力學性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學性能與失效分析測試分析過程問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。能夠從力學性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設計或工藝流程設計方案提出較好的評估和改進意見。1.對材料力學性能與失效分析測試分析過程主要內容，材料力學性能與失效分析測試分析過程基本信息

9、，材料力學性能與失效分析測試分析過程核心過程能完整系統(tǒng)地理解。2.具備運用材料力學性能與失效分析測試分析過程原理，分析解決材料力學性能與失效分析測試分析過程問題的能力。能夠從力學性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設計或工藝流程設計方案提出有價值的評估和改進意見。4. 通過課程的學習和項目實踐鍛煉，掌握材料力學性能測試表征和失效分析常用儀器設備的原理和功能，并能在工程實踐中正確選擇或開發(fā)，具備對一般材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施的工程素養(yǎng)。1.完全不知道，或對材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施知識，有碎片化的理解。2.完全沒能力解決材料力學性能與失效分析工程項目的分析、

10、設計和實施問題，或能夠運用零碎的材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施原理，分析解決材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施問題。不掌握材料力學性能測試表征和失效分析常用儀器設備的原理和功能。1.對材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施主要內容，材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施基本信息，材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施核心過程能理解，但不完整2.整體上具備運用材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施原理，分析解決材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施問題的能力，但缺乏系統(tǒng)性?；菊莆詹牧狭W性能測試表征和失效分析常用

11、儀器設備的原理和功能。1.對材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施主要內容，材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施基本信息，材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施核心過程能完整理解，但不系統(tǒng)，存在斷點。2.整體上具備運用材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施原理，分析解決材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施問題的能力，有一定的系統(tǒng)性，但系統(tǒng)性方面存在斷點。較好地掌握材料力學性能測試表征和失效分析常用儀器設備的原理和功能。1.對材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施主要內容，材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施基本信息，材

12、料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施核心過程能完整系統(tǒng)地理解。2.具備運用材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施原理，分析解決材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施問題的能力。掌握材料力學性能測試表征和失效分析常用儀器設備的原理和功能，并能在工程實踐中正確選擇或開發(fā)。課程教學目標與所支撐的畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求（指標點）編號畢業(yè)要求（指標點）內容課程教學目標（給出知識能力素養(yǎng)各方面的的具體教學結果）2.1能夠基于數(shù)學、物理、化學、力學的科學原理思考與金屬材料、無機非金屬材料相關的科學與工程問題，識別和判斷復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。目標1：通過課程學習，使學生知悉材

13、料力學性能與失效分析的基本概念和基本理論，理解材料力學性能與失效分析工程應用的背景，將工程力學知識與材料變形破壞機制相結合，深入理解材料變形破壞的物理本質，知悉和理解失效分析過程中所蘊含的技術、經(jīng)濟、管理、人力資源和心理學等多種要素，了解失效分析方法、過程、規(guī)范，能將相關知識用于識別和判斷材料領域復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。2.2能夠基于數(shù)學、物理、化學、力學的科學原理和方法正確表達與金屬材料、無機非金屬材料相關的復雜工程問題。目標2：使學生能夠運用數(shù)學、物理等知識對與材料力學行為相關的復雜工程問題進行正確表達，通過課程中的小組學習和小組實踐項目研究，掌握基本的表達、溝通和協(xié)作技巧，養(yǎng)成團隊工作所

14、需的責任感、主動性和包容性等基本素質，形成與他人密切合作解決復雜工程問題的行為習慣。目標3：通過課程學習和項目實踐鍛煉，使學生具備材料力學性能與失效分析測試過程實施能力，養(yǎng)成從全局和流程的觀點對待材料力學性能與失效分析的基本意識，能夠按照一定的規(guī)范完成簡單的材料力學性能與失效分析項目，能夠結合失效分析的結果從力學性能優(yōu)化的角度對材料成份組織設計或工藝流程設計方案提出評估和改進意見。5.1了解金屬材料、無機非金屬材料成份結構分析和性能表征常用的儀器設備、計算模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。目標4：通過課程的學習和項目實踐鍛煉，掌握材料力學性能測試表征和失效分析常用儀器設備的原理和功能，

15、并能在工程實踐中正確選擇或開發(fā)，具備對一般材料力學性能與失效分析工程項目的分析、設計和實施的工程素養(yǎng)。教學內容、學時分配、與進度安排教學內容學時分配所支撐的課程教學目標教學方法與策略（可結合教學形式描述）（選填）緒論第1章 單向靜拉伸力學性能 1.1 應力-應變曲線1.2 彈性變形與彈性不完整性1.3 塑性變形、屈服強度、形變硬化1.4 金屬斷裂、斷裂強度、斷裂理論及其應用(41，2，3課堂講授小組學習項目實踐第2章 其他靜載荷下的力學性能 2.1 壓縮特點與壓縮試驗2.2 彎曲試驗與彎曲強度2.3 扭轉特點與扭轉試驗2.4 硬度的物理含義與測試方法41，2，3課堂講授小組學習項目實踐第3章

16、沖擊載荷下的力學性能3.1沖擊變形與斷裂3.2 影響沖擊韌性的因素(21，2，3，4課堂講授小組學習項目實踐第4章 金屬的斷裂韌度 4.1 線彈性條件下的斷裂韌度4.2 彈塑性條件下的斷裂韌度4.3 斷裂韌度的影響因素與測量41，2，3課堂講授小組學習第5章 金屬的疲勞5.1 疲勞現(xiàn)象和疲勞機理5.2 疲勞強度與影響因素5.3 低周疲勞5.4 接觸疲勞(61，2，3課堂講授小組學習第6章 應力腐蝕和氫脆6.1 應力腐蝕和防止措施6.2 氫脆及其防止措施21，2，3課堂講授小組學習第7章 金屬的磨損7.1 磨損及其機理7.2 材料的耐磨性21，2，3課堂講授小組學習第8章 材料的高溫力學性能 8

17、.1 蠕變現(xiàn)象及其機理8.2 高溫強度與高溫硬度8.3 影響高溫力學性能因素21，2，3課堂講授小組學習第9章 陶瓷材料的力學性能9.1 陶瓷材料的結構9.2 陶瓷材料的變形和斷裂9.3 陶瓷材料的硬度和耐磨性21，2，3課堂講授小組學習第10章 復合材料的力學性能10.1 復合材料的結構及性能特點10.2 單向復合材料的力學性能10.3 復合材料的斷裂和疲勞21，2，3課堂講授小組學習第11章 聚合物材料力學性能11.1 聚合物材料的結構11.2 聚合物材料的彈性、變形和斷裂11.3 聚合物材料的疲勞21，2，3課堂講授小組學習第12章 失效分析概論12.1 失效與失效分析12.2 失效分析

18、的意義12.3 失效分析的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢21，2，3,4課堂講授小組學習第13章 失效分析基礎知識13.1 機械零件失效形式與來源13.2 應力集中與零件失效13.3 殘余應力與零件失效13.4 材料的韌性與斷裂設計13.5 應力分析與失效分析21，2，3,4課堂講授小組學習第14章 失效分析基本方法14.1 失效分析的思路及方法14.2 失效分析的程序及步驟14.3 斷口分析21，2，3,4課堂講授小組學習第15章 靜載荷作用下的斷裂失效分析15.1 過載斷裂失效分析15.2 材料致脆斷裂失效分析15.3 環(huán)境致脆斷裂失效分析15.4 混合斷裂失效分析21，2，3,4課堂講授小組學習項目實踐

19、第16章 疲勞斷裂失效分析16.1 疲勞斷裂失效的基本形式和特征16.2 疲勞斷口形貌及其特征16.3 疲勞斷裂失效類型與鑒別16.4 疲勞斷裂失效的原因與預防21，2，3,4課堂講授小組學習第17章 磨損與腐蝕失效分析17.1 磨損失效分析17.2 腐蝕失效分析21，2，3,4課堂講授小組學習第18章 金屬構件加工缺陷與失效18.1 鑄造加工缺陷與失效18.2 鍛造加工缺陷與失效18.3 焊接加工缺陷與失效18.4 熱處理缺陷與失效18.5 金屬零件冷加工缺陷與失效21，2，3,4課堂講授小組學習第19章 涂層失效分析21，2，3,4課堂講授小組學習第20章 實際構件失效分析實例41，2，3

20、,4課堂講授小組學習項目實踐實驗一：拉伸/壓縮/彎曲實驗 42，3,4課堂講授小組學習項目實踐實驗二 沖擊實驗 22，3,4課堂講授小組學習項目實踐實驗三 低溫脆性實驗 22，3,4課堂講授小組學習項目實踐實驗四 斷口形貌分析實驗 22，3,4課堂講授小組學習項目實踐實驗五 動態(tài)壓縮/拉伸實驗 22，3,4課堂講授小組學習項目實踐考核與成績評定：平時成績、期末考試在總成績中的比例，平時成績的記錄方法。考核采用百分制。（1）平時成績占總成績40%，包括：作業(yè) 10%；項目實踐作業(yè)10%；實驗報告10%；文獻翻譯5%；考勤5%。（2）期末閉卷考試占總成績60% 。教材，參考書:選用教材：自編講義參

21、考書：1. 束德林.工程材料力學性能（第三版）M. 北京：機械工業(yè)出版社，2016.2. 孫智.失效分析基礎與應用M. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.3. 楊道明. 金屬力學性能與失效分析M.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.4. Engineering Materials Properties and Selection(Seventh Edition)M,Kenneth G.Budinski and Michael K.Budinski.2002(ISBN:0-13-030533-2).5. 鐘群鵬. 斷口學M.北京：機械工業(yè)出版社，2006.6. 張棟.失效分析M.北京：國防工業(yè)出版社，2004.7. 查利R.布魯克斯.工程材料的失效分析M. 謝斐娟，孫家驤譯.北京：機械工業(yè)出版社，2003.8. Yung-Li Lee. 疲勞試驗測試分析理論與實踐. 張然治主譯. 北京：國防工業(yè)出版社，2011. 9. 李守新. 高強度鋼超高周疲勞性能非金屬夾雜物的影響. 北京：冶金工