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教 案 本 2011—— 2012学年度第一学期 系（部）名称： 机电工程学院 教 研 室： 机械教研室 专 业 名 称： 年 级 班 级： 任 课 教 师： 第一讲：绪论、材料的力学性能、强度、刚度、塑性指标 授课课程 绪论 任课教师 刘波 计划课时 2学时 序号 第?? 1 ?讲 章、节名称 绪论、第一章 第1节 教学内容及进程 第一节 材料的力学性能 定义：材料在承受外力作用时所表现出来的性能称为材料的力学性能。 一、材料变形的过程 三个阶段：弹性变形、弹塑性变形、断裂。 二、刚度 定义：工程上，指构件或零件在受力时抵抗弹性变形的能力。 计算：等于材料弹性模量E与零构件截面积A的乘积。 弹性模量E：材料在弹性变形范围内，应力与应变成正比，其比值为弹性模量E=σ/ε（MPa）。它表示的是材料抵抗弹性变形的能力，反映了材料发生弹性变形的难易程度。 三、强度——材料在静载荷下的性能指标 强度 定义：在外力作用下，材料抵抗变形或断裂的能力。 物理意义：材料在每个变形阶段的应力极限值。 （1）弹性极限σe 材料在外力作用下发生纯弹性变形的最大应力值为弹性极限σe，即A点对应的应力值，表征材料发生微量塑性变形的抗力。 （2）屈服强度σs 试样发生屈服现象时的应力值，屈服点S的应力值称为屈服强度σS，表征材料开始发生明显的塑性变形。 没有明显的屈服现象发生的材料，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，用σ0.2表示，称为条件屈服强度。意义同σS。 （3）抗拉强度σb 材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限，表征材料的断裂抗力。 强度是零件设计和选材的主要依据。 刚度：刚度设计中，考虑构件在受力时发生的弹性变形量。主要力学性能是材料的弹性模量。如精密机床主轴等零构件。 弹性指标：在设计弹性零件时，需考虑弹性极限和弹性模量是的性能指标。如汽车板簧和各类弹簧等。 屈服强度和塑性：一般零件的抗断裂设计。 硬度：在耐磨零件中必须考虑的性能指标。如滚动轴承等。 四、疲劳强度—交变载荷 交变载荷：载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷。 疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生低应力断裂的现象成为疲劳断裂。 疲劳断裂过程：裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、最后断裂。 疲劳抗力指标：疲劳极限，又称疲劳强度，用σ－1表示。材料经过无限次应力循环不发生断裂的最大应力，即疲劳曲线上水平部分对应的应力值。 疲劳断裂的原因：一般认为是，由于材料表面与内部的缺陷（夹杂、划痕、尖角等），造成局部应力集中，形成微裂纹。随应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件的有效承载面积逐渐减小，以致于最后承受不起所加载荷而突然断裂。 提高材料疲劳抗力的措施：通过合理选材，改善材料的结构形状，避免应力集中，减小材料和零件的缺陷；提高零件表面光洁度；对表面进行强化，喷丸处理等，可以提高材料的疲劳抗力。 基本概念 刚度、强度、塑性、硬度、材料在静载荷下的性能指标、冲击韧性、疲劳强度—交变载荷 教学难点 教学重点 材料的常用性能。 教学目的 教学要求 1. 使学生获得有关工程材料的基本理论和基本知识 2. 初步掌握零件设计时的合理选材、用材 3. 具有正确运用热处理技术、妥善安排加工工艺路线及材料检测等方面的知识和能力 授课方式 1.课堂讲授(√ )，2.演示教学（√ ），3.实践教学（ ），4.参观教学（） 作业 提高材料疲劳抗力的措施有哪些？ 本讲小结 课后分析 通过本节的讲解，让学生能正确认识金属材料在机械工程中的应用的重要性。也能对金属材料的发展进行了解。增强了学生学习本门课程的兴趣。 第二讲：金属材料低碳钢强度及塑性检测（拉伸实验） 授课课程 金属材料与热处理 任课教师 刘波 计划课时 2学时 序号 第?? 2 ?讲 章、节名称 §1-1 金属材料的塑性检测 教学内容及进程 塑性 定义：材料在外力作用下，产生塑性变形而不破断的能力称为塑性。 指标：工程上常用延伸率δ和断面收缩率ψ作为材料的塑性指标。 材料的δ和ψ值越大，塑性越好。 塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。 金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于