spContent=本课程是材料科学与工程专业一门重要的专业核心课程，系统讲述材料的各种力学性能及这些性能的主要应用领域，介绍各类材料在服役条件下表现出来的宏观性质、破坏形式、与其内部组成和结构的变化规律，讲述材料各性能的定义、测试和评价方法，改善材料性能的途径，以及材料不同性能之间的相互作用规律。在以后的工作学习过程中合适选择材料、调控其性能。
本课程是材料科学与工程专业一门重要的专业核心课程，系统讲述材料的各种力学性能及这些性能的主要应用领域，介绍各类材料在服役条件下表现出来的宏观性质、破坏形式、与其内部组成和结构的变化规律，讲述材料各性能的定义、测试和评价方法，改善材料性能的途径，以及材料不同性能之间的相互作用规律。在以后的工作学习过程中合适选择材料、调控其性能。
—— 课程团队
课程概述
通过本课程的学习，学生应掌握材料的各种性能对应的物理意义，单位及相关参数，以及这些参数如何用于解决材料在服役过程中所面临的问题；理解材料性能和其组成、微观结构、制备工艺和服役性能之间的关系，为正确选择和使用材料、优化材料性能、探索新材料和新工艺打下理论基础，并具备一定的实践能力，同时学生应能根据材料服役性能的实际要求，正确选择制备材料所需的原料和基本制备工艺，并会对材料的性能进行优化。
通过本课程的学习，使学生充分掌握无机非金属材料、金属材料、高分子材料、复合材料等领域的科学与工程方面较宽广的基础知识，了解学科前沿和发展趋势，能在各类材料的组成设计、制备、材料结构与性能优化、材料应用等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的奠定坚实基础。
培养适应社会主义市场经济发展、具有坚实理论基础和发展后劲的、勇于开拓创新的多目标复合知识型和应用型高级专业技术人才。所培养的人才应能够客观评价材料生产、应用或研发领域复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，理解应承担的责任。
授课目标
通过本课程的学习，使学生充分掌握无机非金属材料、金属材料、高分子材料、复合材料等领域的科学与工程方面较宽广的基础知识，了解学科前沿和发展趋势，掌握各类材料的组成设计、制备、材料结构与性能优化、材料应用。具备适应社会主义市场经济发展、具有坚实理论基础和发展后劲的、勇于开拓创新的能力。使学生能够客观评价材料生产、应用或研发领域复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，理解应承担的责任。
1、掌握材料结构（纯金属及合金、离子及共价晶体、聚合物链式结构）的特征以及描述方法。掌握材料力学、电学、光学、磁学、热学等性能的物理意义、基本规律及其表示方法；分析材料的成分、组织结构与制备工艺对材料性能的影响规律;
2、掌握材料成分、组织结构和性能之间的基本关系，分析材料性能的影响因素，提出改进材料性能的生产工艺措施。掌握材料的各种性能的规律以及相互之间的相互作用。掌握材料不同变形对材料组织结构与性能的影响，判断材料在使用过程中材料的主要材料性能如何发生改变，提出材料的应用条件;
3、掌握根据服役条件采用正确方法对材料的组织、结构、性能进行检测和分析，提出特定服役条件下对材料性能的要求。掌握材料服役条件对材料性能的影响规律和本质（成分、组织和结构变化），针对特定服役条件选择合适的材料和制备工艺，对设计方案进行优化。掌握依据材料的成分-生产工艺-结构-性能之间的基本规律，判断特定服役条件下的使用材料及其设计方案的合理性。
成绩 要求
1、课程总成绩构成为：单元作业占20%，单元测试20%、期末考试占40%，课程讨论10%，视频学习时长10%。
2、学习完本课程，成绩大于等于60分，即可申请认证证书。
课程大纲
绪论
课时目标：掌握材料力学性能的发展历程，了解力学性能的整体概念
1.1 材料的概念及分类
1.2 材料性能分析方法
1.3材料力学性能的概念及分类
1.4材料力学性能课程特点
课时分配 线上1学时、线下1学时
材料在静载条件下的力学性能
课时目标：掌握材料在单向静载条件下的力学行为，理解静载性能指标的含义及主要影响因素、测试方法、产生机理等。掌握材料断裂的类型机理及应用。
2.1.1.1脆性材料的应力–应变曲线
2.1.1.2塑性材料的应力-应变曲线
2.1.1.3高聚物的拉伸
2.1.2.1屈服强度.mp4
2.1.2.2抗拉强度实际断裂强度
2.1.3塑性指标及其意义
2.2.1弹性变形及其物理本质
2.2.1.2 Hooke定律
2.2.1.3常用弹性常数及其意义
2.2.2.1刚度
2.2.2.2弹性比功
2.2.2.3橡胶的高弹性
2.2.3.1弹性后效
2.2.3 .2弹性滞后环
2.2.3.3高分子材料的滞后和内耗
2.2.3.4 Bauschinger效应
2.3.1金属材料的塑性变形机制与特点
2.3.2屈服现象及其本质
2.3.3.1真实应力–应变曲线
2.3.3.2冷变形金属的真应力-应变关系
2.3.3.3形变强化的实际意义
2.3.3.4颈缩条件分析
2.3.3.5韧性的概念及静力韧度分析
2.3.4陶瓷材料的塑性变形
2.4.1.1金属材料静静拉伸断口
2.4.1.2韧断机制--微孔聚合
2.4.1.3穿晶断裂--解理和准解理
2.4.1.4沿晶断裂
2.4.2陶瓷材料的断裂
2.4.3 高分子材料的断裂
课时分配 线上2学时、线下2学时
材料在其他载荷条件下的力学性能
课时目标：掌握应力状态软性系数的概念，材料力学状态图的应用，理解材料在压缩、弯曲、扭转条件下的力学性能。掌握厚度测试方法表征形式及应用。
3.0材料在其它载荷下的力学性能-引言
3.1.1应力状态系数
3.1.2力学状态图
3.2.1材料的扭转
3.2.2材料的弯曲
3.2.3材料的压缩
3.2.4材料的剪切
3.2.5几种试验方法的比较
3.3.1硬度的概念与分类
3.3.2布氏硬度
3.3.3洛氏硬度
3.3.4维氐硬度
3.3.5显微硬度
3.3.6肖氏硬度
3.3.7莫氏硬度
3.3.8常用材料的硬度
3.3.9硬度与其他力学性能指标的关系
3.4.1缺口效应-应力集中
3.4.1缺口效应-改变应力状态
3.4.1缺口效应-屈服状态下缺口处应力分布
3.4.1缺口效应-应变集中
3.4.2.1缺口试样的力学性能缺口静拉伸试验
3.4.2.2缺偏斜拉伸试验
3.4.2.3缺口弯曲试验
3.5.1加载速率与应变速率
3.5.2冲击载荷的能量性质
3.5.3冲击载荷下材料变形与断裂的特点
3.5.4缺口试样的冲击试验和冲击韧性
3.5.5冲击试样断裂过程分析
3.5.6冲击试验的应用
3.6.1低温脆性现象
3.6.2低温脆性的本质
3.6.3.1低温拉伸试验
3.6.3.2系列温度冲击试验
3.6.3.3冷脆转变温度的确定
3.6.3.4落锤试验
3.6.3.5断裂分析图
3.6.3.6低温脆性的内在影响因素
3.6.3.7低温脆性的外在影响因素
课时分配 线上1学时、线下1学时
材料的断裂韧性
课时目标：了解含裂纹体材料的性能，如何控制和防止裂纹的扩展
4.0材料断裂韧性概述
4.1材料的理论断裂强度
4.2材料的实际断裂强度
4.3材料断裂的能量关系
4.4材料断裂的应力场强度
4.5裂纹顶端的塑性区
4.6断裂韧性的测定
4.7影响断裂韧性的因素
课时分配 线上2小时 线下2小时
材料的疲劳
课时目标：学习材料在变动载荷条件下的力学性能，产生疲劳的原因，疲劳断裂机理分析
5.0疲劳断裂引言
5.1.1变动载荷（应力）及其描述参量
5.1.2疲劳的分类
5.1.3疲劳破坏特征和断口
5.2.1 S-N曲线和疲劳极限
5.2.1.1升降法测定条件疲劳极限
5.2.1.2有限寿命S-N曲线的测定
5.2.1.3S-N曲线的绘制
5.2.1.4疲劳试验结果的分散性和P-S-N曲线
5.2.2循环应力特性对S-N曲线的影响
5.2.3疲劳极限的估算
5.2.4表面几何因素对高周疲劳特性的影响
5.2.5应力变动和累积损伤
5.3低周疲劳
5.3.1低周疲劳破坏的特点
5.3.2循环硬化和循环软化
5.3.3循环应力-应变曲线
5.3.4 应变-寿命曲线
5.4热疲劳
5.5.1疲劳裂纹扩展实验
5.5.2疲劳裂纹扩展的规律
5.5.3疲劳裂纹扩展的影响因素
5.5.4疲劳裂纹扩展寿命的估算
5.6.1疲劳裂纹的萌生
5.6.2疲劳裂纹扩展的方式和机理
5.7疲劳强度的影响因素和改善措施
5.8聚合物的疲劳
5.9陶瓷材料的疲劳
线上学时2学时 线下学时2学时
材料在环境条件下的力学性能
课时目标：掌握应力腐蚀产生的条件、断裂机理和断口特征；熟悉氢脆断裂的类型、机理及特点。
6.1应力腐蚀断裂
6.1.1应力腐蚀断裂的特点
6.1.2典型材料的应力腐蚀
6.1 .3应力腐蚀断裂的测试方法与评价指标
6.1.4应力腐蚀断裂的影响因素
6.1.5应力腐蚀断裂的机理
6.1.6应力腐蚀断裂的防护措施
6.2氢致断裂
6.2.1 金属中的氢
6.2.2氢致断裂的类型和特点
6.2.3氢致滞后断裂的机理
6.2.4氢致断裂与应力腐蚀断裂的关系
6.2.5氢致断裂的测试与评价
6.2.6氢致断裂的防护措施
6.3腐蚀疲劳断裂
6.3.1 腐蚀疲劳断裂的特点
6.3.2 腐蚀疲劳断裂的机制
6.3.3 腐蚀疲劳裂纹的扩展速率
6.3.4腐蚀疲劳的影响因素
6.3.5 腐蚀疲劳的防护措施
课时分配：
线上课时1学时 线下1小时
材料在高温条件下的力学性能
课时目标：掌握材料蠕变变形及蠕变断裂机理，掌握影响材料高温力学性能的因素、高温力学性能指标的含义。
7.1材料的蠕变
7.1.1蠕变曲线
7.1.2 蠕变机制
7.1.3蠕变的影响因素
7.2蠕变极限及持久强度
7.2.1蠕变极限
7.2.2持久强度
7.2.3 蠕变极限和持久强度的影响因素
7.3 应力松弛
7.3.1 金属材料的应力松弛
7.3.2 高分子材料的应力松弛
7.4高温疲劳及疲劳与儿变的交互作用
7.4.1 基本加载方式和o—e 曲线
7.4.2高温疲劳的一般规律
7.4.3 疲劳和蠕变的交互作用
7.5高温热暴露
7.5.1 热暴露评定指标
7.5.2 热暴露的特点
7.5.3热暴露的影响因素
7.5.4热暴露机理
7.6陶瓷材料的抗热震性
7.6.1抗热震断裂
7.6.2抗热震损伤
7.6.3陶瓷涂层的热震寿命
7.7温度对聚合物力学性能的影响
线上课时1学时 线下1小时
材料的摩擦与磨损性能
课时目标：掌握磨损类型、按磨损机理的分类方式、粘着磨损、磨粒磨损的影响因素，材料耐磨性的测量方法。
8.1材料的表面形态与接触
8.1.1 表面形貌参数
8.1.2 材料的表面结构和表面性
8.1.3 粗糙表面的接触
8.2材料的摩擦
8.2.1摩擦的概念与分类
8.2.2经典摩撩理论
8.2.3 分子—机械摩擦理论
8.2.4黏着摩擦理论
8.3 材料的磨损
8.3.1磨损的概念与分类
8.3.2磨损过程
8.3.3 黏着磨损
8.3.4磨粒磨损
8.3.5-疲劳磨损
8.3.6腐蚀磨损
8.3.7 冲蚀磨损与微动磨损
8.4摩擦磨损的测试方法
8.4.1 摩擦磨损测试仪器
8.4.2 摩擦磨损的测量与评定
8.5摩擦磨损的控制
8.5.1润滑剂的使用
8.5.2 摩擦副材料的选择
8.5.3材料的表面改性与强化
线上课时1学时 线下1小时
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预备知识
材料科学基础、工程力学、材料工程基础、材料测试技术等。
参考资料
束德林，工程材料力学性能，机械工业出版社，2016
时海芳，任鑫，材料力学性能，北京大学出版社，2010
Thomas H.Courtney, Mechanical Behavior of Materials, China Machine Press,2004
付华，张光磊，材料性能学，北京大学出版社，2020
张帆，郭益平，周伟敏，材料性能学，上海交通大学出版社，2021
常见问题
Q1 : 为什么真空包装袋的封口，一般都要做成锯齿形状吗？
A : 请到第三章中的3.4节找答案
Q2：为什么反复用力容易折断小的别针，而单向用力却很难拉断？
A：第五章的内容能回答您
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