东莞理工学院：材料科学与工程学院2022-2023学年第一学期金属材料专业《材料力学性能》课程教学大纲

《材料力学性能》教学大纲课程名称：材料力学性能课程类别（必修/选修）：选修课程英文名称：Mechanicalpropertiesofmaterials其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：24/2/1.5先修课程：：工程力学、材料科学基础后续课程支撑：材料失效分析、毕业设计授课地点：松山湖校区6C-203授课时间：1-12周，周五3-4节授课对象：2019金属班、2020材科1班（材料杨班）开课学院：材料科学与工程学院任课数师姓名/职称：李月明/副研究员答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式：2.通过电子邮件等联系方式答疑：3.办公室课后答短课程考核方式：开卷（）闭卷（V）课程论文（）其它（）使用教材：材料的力学性能乔生儒张程煜王泓主编参考资料：材料力学性能，彭瑞东编著课程筒介：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。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点1

1 《材料力学性能》教学大纲 课程名称： 材料力学性能 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称：Mechanical properties of materials 总学时/周学时/学分：24/2/1.5 其中实验/实践学时：0 先修课程： 工程力学、材料科学基础 后续课程支撑： 材料失效分析、毕业设计 授课时间： 1-12 周，周五 3-4 节 授课地点：松山湖校区 6C-203 授课对象： 2019 金属班、2020 材科 1 班（材料杨班） 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 李月明/副研究员 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式；2.通过电子邮件等联系方式答疑；3.办公室课后答疑 课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（ ） 使用教材：材料的力学性能 乔生儒 张程煜 王泓 主编 参考资料：材料力学性能， 彭瑞东编著 课程简介：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。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求

目标1：4.能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属1）学习并掌握材料的评价、选用及改进材料性能等的基材料工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解4.3能够设计与金属材料工程专业相关础知识：材料基本力学性能的测试原理和方法：外力作用释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。的分析、测试、检验等实验，对金属材下材料失效的过程、机制和力学模型：不同类型材料力学料工程相关的复杂工程问题进行研究，性能的基本规律：不同服役环境的材料基本要求。并通过信息综合得到合理有效的结论。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。目标25.能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与1）能够基于力学性能基本知识并采用科学方法对材料变使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术形与断裂的典型物理现象进行研究，通过设计实验、分析工具，包括对复杂金属材料工程问题的预测与模51能够开发、选择及使用现代专业检与解释数据、信息综合得到合理有效的结论：拟，并能够理解其局限性。测设备、资源及技术来分析金属材料工2）掌握在应用中材料优选方法，尤其是在生产过程中如程中涉及合金设计与制备、产品加工等何优化工艺以改善材料在服役条件下的力学性能，减少和方面的复杂工程问题，并能够理解其局防止因材料失效而造成的损失：限性。3）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。目标3：7.2能够正确和客观的评价针对复杂工7.能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工1）培养终身学习的意识，能够知晓新材料和新技术的发程向题的金属材料工程专业工程实践程实践对环境、社会可持续发展的影响。展动态，并了解对材料力学性能提出的新要求。对环境、社会可持续发展的影响。2）培养严格遵守和执行规范的思想意识。2

2 目标 1： 1）学习并掌握材料的评价、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。 4.3 能够设计与金属材料工程专业相关 的分析、测试、检验等实验，对金属材 料工程相关的复杂工程问题进行研究， 并通过信息综合得到合理有效的结论。 4. 能够基于科学原理并采用科学方法对复杂金属 材料工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解 释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 目标 2： 1）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； 2）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； 3）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。 5.1 能够开发、选择及使用现代专业检 测设备、资源及技术来分析金属材料工 程中涉及合金设计与制备、产品加工等 方面的复杂工程问题，并能够理解其局 限性。 5.能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与 使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术 工具，包括对复杂金属材料工程问题的预测与模 拟，并能够理解其局限性。 目标 3： 1）培养终身学习的意识，能够知晓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。 2） 培养严格遵守和执行规范的思想意识。 7.2 能够正确和客观的评价针对复杂工 程问题的金属材料工程专业工程实践 对环境、社会可持续发展的影响。 7.能够理解和评价针对复杂金属材料工程问题的工 程实践对环境、社会可持续发展的影响

3）培养积极向上的价值观，坚持不解、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。理论教学进程表教学模式授课教学时教学内容（重点、难点、课程思政融入支撑课周次教学主题（线上/混合式教学方法作业安排点)师数程目标/线下讲述课程大纲，了解材料力学性能的主目标1线上课堂讲授要学习内容及教学安排。拉伸试验方法、工程应力应变指标、拉课程思政作业：调伸曲线及力学性能指标（重点）、真应研大湾区内的代表力应变曲线性的斜拉索桥，并教学大纲、绪论、调研其结构、采用课程思政融入点：对于材料拉伸问题一李月明材料在拉伸下的力的材料，材料的受个非常典型而具有实用性的离子是其在学性能线上课堂讲授目标1斜拉钢索桥上的应用。斜拉索桥是先进力等，结合本节课的造桥方案，而在全球十大斜拉钢索桥所讲述知识分析具体的拉伸理论及相中（主跨长度排名），中国有8座大桥上榜，并且前三名都是中国的桥梁，第关知识点的应用，名为江苏省的苏通大桥，连接南通和以PPT形式进行展主跨1088米。从上面的数据可以现和讲解。（可以苏州，3

3 3）培养积极向上的价值观，坚持不懈、科学严谨、认真 细致、实事求是的科学态度和职业道德。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/混合式 /线下 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 教学大纲、绪论、 材料在拉伸下的力 学性能 李月明 1 讲述课程大纲，了解材料力学性能的主 要学习内容及教学安排。 线上 课堂讲授 目标 1 1 拉伸试验方法、工程应力应变指标、拉 伸曲线及力学性能指标（重点）、真应 力应变曲线 课程思政融入点：对于材料拉伸问题一 个非常典型而具有实用性的离子是其在 斜拉钢索桥上的应用。斜拉索桥是先进 的造桥方案，而在全球十大斜拉钢索桥 中（主跨长度排名），中国有 8 座大桥 上榜，并且前三名都是中国的桥梁，第 一名为江苏省的苏通大桥，连接南通和 苏州，主跨 1088 米。从上面的数据可以 线上 课堂讲授 课程思政作业：调 研大湾区内的代表 性的斜拉索桥，并 调研其结构、采用 的材料，材料的受 力等，结合本节课 所讲述知识分析具 体的拉伸理论及相 关知识点的应用， 以 PPT 形式进行展 现和讲解。（可以 目标 1

看到我国的基建能力超群，非常值得自增强学生对于我国豪。通过分析这些实例中材料力学理论基建能力的自豪的运用，不仅可以促使学生深入研究于感，并对所从事专业的应用有进一步材料拉伸问题中的力学理论在实际运用的认识，提高专业中的可能性，同时也可以使学生更充分了解中国在桥梁建设中的成就，增强学认同感。生的民族自豪感和自信心。几种典型材料的拉伸曲线、弹性比功、静态韧性等常用的术语的物理意义。材料在拉伸下的力重点：拉伸曲线不同阶段、届服现象、李月明线下课堂讲授目标11学性能应变硬化难点：屈服现象、应变硬化、应力应变指标课堂讲授弹性变形的本质（双原子模型）、广义和小组讨2-3胡克定律、弹性常数、弹性模量及影响论：启发因素、弹性不完整性及对材料应用的影式教学，响目标1李月明2线下结合具体材料的弹性变形重点：弹性模量及影响因素，弹性不完目标2案例进善性及其对材料应用的影响。行，不断难点：弹性后效、内耗等弹性不完善性创设问题思政融入点：情境点在讲述内耗的时候，介绍我国著名科学4

4 看到我国的基建能力超群，非常值得自 豪。通过分析这些实例中材料力学理论 的运用，不仅可以促使学生深入研究于 材料拉伸问题中的力学理论在实际运用 中的可能性，同时也可以使学生更充分 了解中国在桥梁建设中的成就，增强学 生的民族自豪感和自信心。 增强学生对于我国 基 建 能 力 的 自 豪 感，并对所从事专 业的应用有进一步 的认识，提高专业 认同感。 2-3 材料在拉伸下的力 学性能 李月明 1 几种典型材料的拉伸曲线、弹性比功、 静态韧性等常用的术语的物理意义。 重点：拉伸曲线不同阶段、屈服现象、 应变硬化 难点：屈服现象、应变硬化、应力应变 指标 线下 课堂讲授 目标 1 材料的弹性变形 李月明 2 弹性变形的本质（双原子模型）、广义 胡克定律、弹性常数、弹性模量及影响 因素、弹性不完整性及对材料应用的影 响 重点：弹性模量及影响因素，弹性不完 善性及其对材料应用的影响。 难点：弹性后效、内耗等弹性不完善性 思政融入点： 在讲述内耗的时候，介绍我国著名科学 线下 课堂讲授 和小组讨 论：启发 式教学， 结合具体 案 例 进 行，不断 创设问题 情境点 目标 1 目标 2

家——葛庭先生的生平及在内耗方面的突出责献，以及其要子一中国第一位物理学女博士何怡贞的事迹，讲述他们的家国情怀及对科学的探索与执着，以及敢为天下先的勇气与魄力。塑性变形的方式和特点、物理届服现象课堂讲授目标1课堂讨论：与其他产生的机制及影响因素、包申格效应、李月明线下3和小组讨3-4材料的塑性变形学科的相关性。目标2屈服后的变形、超塑性。论金属材料断裂的特征和分类、断裂过程、断裂的微观机理和Griffith脆断强度理论。重点：金属材料的韧性/脆性断裂机制，Griffith脆断强度理论。作业：对具体工程难点：理论断裂强度和Griffith脆断强度目标1李月明线下2理论。课堂讲授材料的断裂断裂强度的具体间5目标2思政融入点：题进行计算。通过塔科马海峡大桥断裂事件以及二战期间美国千艘自由轮舱板断裂事件，进行思政融入，激发学生认识断裂、防御断裂的迫切感，了解材料提升对于实际的重要意义，并进一步坚定学习材料专5

5 家——葛庭燧先生的生平及在内耗方面 的突出贡献，以及其妻子—中国第一位 物理学女博士何怡贞的事迹，讲述他们 的家国情怀及对科学的探索与执着，以 及敢为天下先的勇气与魄力。 3-4 材料的塑性变形 李月明 3 塑性变形的方式和特点、物理屈服现象 产生的机制及影响因素、包申格效应、 屈服后的变形、超塑性。 线下 课堂讲授 和小组讨 论 课堂讨论：与其他 学科的相关性。 目标 1 目标 2 5 材料的断裂 李月明 2 金属材料断裂的特征和分类、断裂过程、 断裂的微观机理和 Griffith 脆断强度理 论。 重点：金属材料的韧性/脆性断裂机制， Griffith 脆断强度理论。 难点：理论断裂强度和 Griffith 脆断强度 理论。 思政融入点： 通过塔科马海峡大桥断裂事件以及二战 期间美国千艘自由轮舱板断裂事件，进 行思政融入，激发学生认识断裂、防御 断裂的迫切感，了解材料提升对于实际 的重要意义，并进一步坚定学习材料专 线下 课堂讲授 作业：对具体工程 断裂强度的具体问 题进行计算。 目标 1 目标 2

业的决心，增强使命担当。材料在扭转、弯曲、压缩作用下的力学作业：对关于弯曲目标1材料在其他静态加线下课堂讲授李月明2性能（难点）、材料的硬度（重点），强度和计算选材间C目标2载下的力学行为题进行作答。掌握常见的硬度测试方法及主要区别课堂讲授材料的缺口强度局部应力与应变、缺口敏感度、夏比摆目标1和小组讨李月明2线下7夏比摆锤冲击及韧锤冲击（重点、难点）、韧脆转化温度目标2论脆转变的试验测定、低温脆性裂纹尖端的应力场、裂纹扩展的能量释目标1李月明2线下课堂讲授材料的断裂韧性放率、平面应变断裂韧度、金属材料的课堂作业8目标2韧化方式疲劳寿命曲线（重点、难点）、疲劳相目标1关参数、疲劳裂纹扩展速率及门槛值、李月明线下课堂讲授2材料的疲劳9目标2疲劳失效过程和机制（重点）、疲劳延寿方法蟠变性能表征及机制、蟠变断裂强度、变曲线测定方法、应力松弛、材料的高温拉伸性能、高温疲劳课堂讲授目标1置点：蟠变曲线以及螨变机制、应力松材料的高温力学性李月明线下和小组讨210能弛目标2论难点：蟠变曲线、蟠变机制课程思政/党史学习融入点：介绍优秀的共产党员、物理学家，中国高温合金之6

6 业的决心，增强使命担当。 6 材料在其他静态加 载下的力学行为 李月明 2 材料在扭转、弯曲、压缩作用下的力学 性能（难点）、材料的硬度（重点）， 掌握常见的硬度测试方法及主要区别 线下 课堂讲授 作业：对关于弯曲 强度和计算选材问 题进行作答。 目标 1 目标 2 7 材料的缺口强度、 夏比摆锤冲击及韧 脆转变 李月明 2 局部应力与应变、缺口敏感度、夏比摆 锤冲击（重点、难点）、韧脆转化温度 的试验测定、低温脆性 线下 课堂讲授 和小组讨 论 目标 1 目标 2 8 材料的断裂韧性 李月明 2 裂纹尖端的应力场、裂纹扩展的能量释 放率、平面应变断裂韧度、金属材料的 韧化方式 线下 课堂讲授 课堂作业 目标 1 目标 2 9 材料的疲劳 李月明 2 疲劳寿命曲线（重点、难点）、疲劳相 关参数、疲劳裂纹扩展速率及门槛值、 疲劳失效过程和机制（重点）、疲劳延 寿方法 线下 课堂讲授 目标 1 目标 2 10 材料的高温力学性 能 李月明 2 蠕变性能表征及机制、蠕变断裂强度、 蠕变曲线测定方法、应力松弛、材料的 高温拉伸性能、高温疲劳 重点：蠕变曲线以及蠕变机制、应力松 弛难点：蠕变曲线、蠕变机制 课程思政/党史学习融入点：介绍优秀的 共产党员、物理学家，中国高温合金之 线下 课堂讲授 和小组讨 论 目标 1 目标 2

父一师昌绪先生的优秀事迹，了解其艰难回国路，一心为祖国，以及回国后在不同的时期，在科技领域以及社会活动和社会影响力方面做出的突出贡献，向学生传递优秀共产党员在科学发展中的先锋带头作用，深切感受共产党员在科研工作中的模范作用。通过高温合金领域的发展，感受我国的飞速发展的航天事业，增强民族自豪感。目标1环境对金属力学性应力腐蚀破裂、应力腐蚀评价、氢损伤、李月明线下1课堂讲授11能的影响液态金属致脆目标2课堂讲授目标1摩擦磨损的概念、磨损试验方法、磨损李月明2线下11-12和小组讨摩擦与磨损目标2机制论弹性模量、强度、断裂韧性、热震性能、陶瓷材料的增韧：混合定则（重点）、连续纤维增强复合材料的应力应变曲线课堂讲授目标1陶瓷和复合材料的及强度、短纤维复合材料的性能、复合李月明线下112和小组讨目标3力学性能特点材料的疲劳性能特点论课程思政融入点：通过材料力学性能的学习，向学生传递科学技术是第一生产力，唯有学好科学知识，方能真正提升1

7 父—师昌绪先生的优秀事迹，了解其艰 难回国路，一心为祖国，以及回国后在 不同的时期，在科技领域以及社会活动 和社会影响力方面做出的突出贡献，向 学生传递优秀共产党员在科学发展中的 先锋带头作用，深切感受共产党员在科 研工作中的模范作用。 通过高温合金领域的发展，感受我国的 飞速发展的航天事业，增强民族自豪感。 11 环境对金属力学性 能的影响 李月明 1 应力腐蚀破裂、应力腐蚀评价、氢损伤、 液态金属致脆 线下 课堂讲授 目标 1 目标 2 11-12 摩擦与磨损 李月明 2 摩擦磨损的概念、磨损试验方法、磨损 机制 线下 课堂讲授 和小组讨 论 目标 1 目标 2 12 陶瓷和复合材料的 力学性能特点 李月明 1 弹性模量、强度、断裂韧性、热震性能、 陶瓷材料的增韧；混合定则（重点）、 连续纤维增强复合材料的应力应变曲线 及强度、短纤维复合材料的性能、复合 材料的疲劳性能特点 课程思政融入点：通过材料力学性能的 学习，向学生传递科学技术是第一生产 力，唯有学好科学知识，方能真正提升 线下 课堂讲授 和小组讨 论 目标 1 目标 3

自身能力，为社会做贡献。合计24课程考核权重 (%)评价依据及成绩比例（%）课程目标支撑毕业要求指标点作业考试出勤050目标14.31040525030目标25.157.21020目标3总计207010100备注：1）根据《东莞理工学院专试管理规定》第士二条规定，扩课3次（或6课时）学生不得参加该课程的期终者核，2）各项考核标准见附件所示。大纲编写时间：2022年8月26日系（部）审查意见：同意我系已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。系（部）主任签名：日期：2022年9月4日备注：8

8 自身能力，为社会做贡献。 合计 24 课程考核 课程目标 支撑毕业要求指标点 评价依据及成绩比例（%） 权重（%） 作业 考试 出勤 目标 1 4.3 10 40 0 50 目标 2 5.1 5 25 0 30 目标 3 7.2 5 5 10 20 总计 20 70 10 100 备注：1）根据《东莞理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课 3 次（或 6 课时）学生不得参加该课程的期终考核。2）各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022 年 8 月 26 日 系（部）审查意见：同意 我系已对本课程教学大纲进行了审查，同意执行。 系（部）主任签名： 日期： 2022 年 9 月 4 日 备注：

附录：各类考核评分标准表考勤评分标准评分标准观测点A(100)B(85)C(70)D(O)考勤次数全勤迟到2次缺勤1次缺勤2次作业评分标准评分标准观测点A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)概念比较清楚，作业比较认真，概念基本清楚，答题基本正概念不太清楚，答题错误基本概念掌握程度概念清楚，答题正确。确。较多。答题比较正确。概念比较清楚，作业比较认真，概念基本清楚，答题基本正概念不太清楚，答题错误解决问题的方案正确性解题思路清晰，计算正确确。较多。答题比较正确。按时完成，书写较为一般，未交作业或后期补交，不按时完成，书写工整、清晰，按时完成，书写清晰，主要符号、作业完成态度部分符号、单位按照规范执能辨识，符号、单位等不符号、单位等按规范要求执行单位按照规范执行行按照规范执行9

9 附录：各类考核评分标准表 考勤评分标准 观测点 评分标准 A(100) B(85) C(70) D(0) 考勤次数 全勤 迟到 2 次 缺勤 1 次 缺勤 2 次 作业评分标准 观测点 评分标准 A(90-100) B(80-89) C(60-79) D(0-59) 基本概念掌握程度 概念清楚，答题正确。 概念比较清楚，作业比较认真， 答题比较正确。 概念基本清楚，答题基本正 确。 概念不太清楚，答题错误 较多。 解决问题的方案正确性 解题思路清晰，计算正确 概念比较清楚，作业比较认真， 答题比较正确。 概念基本清楚，答题基本正 确。 概念不太清楚，答题错误 较多。 作业完成态度 按时完成，书写工整、清晰， 符号、单位等按规范要求执行 按时完成，书写清晰，主要符号、 单位按照规范执行 按时完成，书写较为一般， 部分符号、单位按照规范执 行 未交作业或后期补交，不 能辨识，符号、单位等不 按照规范执行

考试评分标准评分标准观测点A(90-100)B(80-89)C(60-79)D(0-59)答题准确度较高，掌握核心知识答题较为准确，掌握基本的知答题准确度较低，知识点答题准确性（权重0.95）答题准确，知识点掌握扎实点识点掌握不牢固答题卷面整洁性和答题态度卷面较为规整卷面一般卷面混乱，态度较差卷面干净整洁，态度良好(0.05)10

10 考试评分标准 观测点 评分标准 A(90-100) B(80-89) C(60-79) D(0-59) 答题准确性（权重 0.95） 答题准确，知识点掌握扎实 答题准确度较高，掌握核心知识 点 答题较为准确，掌握基本的知 识点 答题准确度较低，知识点 掌握不牢固 答题卷面整洁性和答题态度 （0.05） 卷面干净整洁，态度良好 卷面较为规整 卷面一般 卷面混乱，态度较差