Программа учебной дисциплины «Физические, механические свойства материалов» - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Программа учебной дисциплины «Теплофизические свойства огнеупорных... 1 156.58kb.
Конспект «Материаловедение» Раздел строение и свойства металлических... 1 64.01kb.
Лабораторная работа №3 определение механических свойств строительных... 1 56.91kb.
Рабочая программа по социологии составлена в соответствии с гос,... 1 189.58kb.
Рабочая программа дисциплины «История политической мысли» 1 189.16kb.
Рабочая программа учебной дисциплины «механика материалов и основы... 1 114.86kb.
Занятие №6 Тема. Основные конструкционные материалы, применяемые... 1 343.92kb.
Программа «Материаловедение» 1 175.82kb.
Рабочая программа учебной дисциплины «скульптура и лепка» 1 164.53kb.
Рабочая программа учебной дисциплины «живопись и цветоведение» 1 149.59kb.
Рабочая программа учебной дисциплины «история искусств» 1 377.8kb.
Косметология лица 1 39.02kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Программа учебной дисциплины «Физические, механические свойства материалов» - страница №1/1



ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»





Согласовано





Утверждаю

Руководитель ООП

по направление 261400

декан МФ

проф. Е.И. Пряхин




Зав. кафедрой МиТХИ

проф. Е.И. Пряхин


ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Физические, механические свойства материалов»
Направление подготовки: 261400 «Технология художественной обработки материалов»

Профиль подготовки: «Технология художественной обработки материалов»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная
Составители: доцент А.В. Сивенков


Санкт-Петербург

2012

Составители: доцент А.В. Сивенков,


Научный редактор профессор Е.И. Пряхин

ПРЕДИСЛОВИЕ
Цель изучения дисциплины «Физические, механические свойства материалов» - дать студенту знания по теоретическим основам формирования механических и физических свойств, разработка материалов с заданными физико-механическими характеристиками, научить определению механических и физических свойств материалов конструкционного и функционального назначения.

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- природу упругости, пластичности и разрушения материалов;

- основные факторы, влияющие на механические и физические свойства материалов,

- принципы упрочнения материалов.

Студент должен уметь:



- определять стандартными методами физико-механические свойства материалов;

- ставить задачи и составлять программы комплексных исследований свойств материалов и изделий;

- использовать результаты исследования механических свойств для оценки качества материалов и изделий, для моделирования и оптимизации технологических процессов с целью получения заданных эксплуатационных свойств материалов.

Дисциплина связана с предшествующими ей дисциплинами "Химия", "Физика", "Высшая математика", "Вычислительная математика", "Кристаллография и строение материалов", "Металловедение и термическая обработка" и последующими дисциплинами "Неметаллические материалы", "Технология механической обработки художественных изделий", "Технология изготовления художественных изделий обработкой давлением", "Технология соединения материалов", 'Технология художественной ковки" и дисциплинами специализации.



1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ



1.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ВВЕДЕНИЕ

[1], с. 5…6.

Пpeдмeт "Физические, механические свойства и испытания материалов" и его место в ряду специальных дисциплин. Требования, предъявляемые к механическим свойствам материалов. Классификация механических свойств.

Краткая история развития науки о механических свойствах материалов.


1.1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ И ИСПЫТАНИЙ

[1], с. 15...27.

Напряжения. Виды напряжений. Тензор напряжений.


Деформации. Виды деформации. Тензор деформаций.
Схемы напряженного и деформированного состояния при механических испытаниях различных видов. Коэффициенты "мягкости" и трехосности схемы напряженного состояния

Классификация механических испытаний: по схеме напряженного или деформированного состояния, по способу нагружения образца, по характеру изменений нагрузки во времени.

Условия подобия механических испытаний: геометрические, механические, физические.

Масштабный фактор. Гомологическая температура.


1.1.2. УПРУГИЕ СВОЙСТВА И НЕПОЛНАЯ УПРУГОСТЬ
[1],с. 27...45.

Закон Гука и константы упругих свойств.

Природа упругости твердых тел. Элементарный и обобщенный закон Гука для изотропных тел. Связь между характеристиками упругости. Влияние температуры и холодной пластической деформации на характеристики упругости металлов. Зависимость модулей упругости гомогенных и гетерогенных металлических сплавов от их состава и структуры. Упругие свойства керамики и полимеров. Методы определения упругих свойств.

Неполная упругость металлов: эффект Баушингера, упругое последействие и релаксация напряжений. Механический гистерезис и внутреннее трение как следствие неупругих эффектов при деформации металлов. Характеристики внутреннего трения.

Температурная зависимость внутреннего трения. Методы измерения внутреннего трения и применяемая аппаратура.
1.1.3. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ
1.1.3.1. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И ДЕФОРМАЦИОННОЕ

УПРОЧНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ

[I], с. 45...98, 263...272, 278...283.

Низкотемпературная пластическая деформация скольжением. Связь величины макроскопического сдвига с характеристиками дислокационной структуры. Линии и полосы скольжения. Системы скольжения в металлах с кубическими и гексагональными кристаллическими решетками.

Развитие деформации в монокристаллах с г.ц.к. решеткой при низких температурах. Стадии пластической деформации. Эволюция дислокационной структуры при пластической деформации. Пластическая деформации поликристаллов. Образование текстуры деформации. Особенности пластической деформации скольжением в монокристаллах и поликристаллах металлов с г.п. и о.ц.к. решетками.

Деформационное упрочнение металлических монокристаллов. Приведенное напряжение сдвига, фактор Шмидта. Кривые деформационного упрочнения монокристаллов металлов с г.ц.к., г.п. и о.ц.к. решетками. Три стадии деформационного упрочнения. Динамический возврат. Деформационное упрочнение поликристаллов. Уравнение Петча-Холла.

Пластическая деформация металлов двойникованием. Соотношение скольжения и двойникования в процессе пластической деформации.

Картина пластической деформации и кривые деформационного упрочнения при двойниковании.

Влияние энергии дефектов упаковки и схемы напряженного состояния на пластическую деформацию и их деформационное упрочнение.

Зависимость критического приведенного напряжения сдвига и коэффициентов упрочнения от температуры. Термический возврат и динамическая полигонизация при высокотемпературной деформации. Теплая и горячая деформация. Динамическая рекристаллизация.

Влияние скорости деформации на структуру и упрочнение металлов при пластической деформации. Сверхпластическая деформация.

Ползучесть и ее виды. Кривые ползучести. Стадии ползучести. Зависимость скорости ползучести от напряжений и температуры.
1.1.3.2. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ
Пластическая деформация ковалентных и ионных кристаллов. Зависимость характера деформирования от скорости деформирования. Деформация поликристаллических керамик. Деформация аморфных веществ.

Модельные представления о деформации полимеров, хаотическая деформация полимеров в стеклообразном, высокопластичном и кристаллическом состояниях.


1.1.3.3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРОЧНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

[1], с. 98...104, 202...211.

Механизмы упрочнения: деформационное упрочнение, субструктурное упрочнение, твердорастворное упрочнение, дисперсионное твердение, создание гетерогенных и анизотропных структур.

Влияние примесей, легирования и структуры на пластическую деформацию и упрочнение металлов: образование атмосфер примесных атомов на дислокациях, изменение энергии дефектов упаковки, увеличение сил трения решетки при движении дислокации, упорядочение твердого раствора. Растворное упрочнение. Упрочнение когерентными и некогерентными частицами избыточных фаз. Композиционные минералы.


1.1.4. РАЗРУШЕНИЕ
[1], с. 105...145, 283...285, 298, 313... 336 .

Виды разрушения: отрыв и срез. Схемы разрушения при различных механических испытаниях. Условия перехода от хрупкого отрыва к вязкому срезу. Диаграмма механического состояния Я.Б. Фридмана. Основные стадии разрушения. Энергоемкость и скорость распространения трещины при вязком и хрупком разрушении.

Механизмы зарождения трещин. Модели образования трещин у вершин дислокационных скоплений.

Распространение трещин. Основные представления линейной механики разрушения. Теория хрупкого разрушения Гриффитса. Критерий Гриффитса для металлов. Сопротивление движению трещин. Коэффициент интенсивности напряжений и вязкость разрушения. Учет пластической деформации при разрушении.

Вязкое разрушение. Зарождение трещины при вязком разрушении. Локализация деформации и образование шейки при растяжения. Структура поверхности при вязком разрушении.

Хрупкое разрушение. Опасность хрупкого разрушения. Кристаллография распространения хрупкой трещины (трещины скола). Структура поверхности разрушения. Фасетки скола. Классификация изломов.

Зависимость перехода от вязкого разрушения и хрупкому от температуры, структуры материала и условий испытаний, скорости деформации и наличия надрезов. Схема А.Ф. Иоффе и температура вязко-хрупкого перехода.

Хладноломкость металлов и способы борьбы с ней. Причины склонности к хрупкому разрушению металлов и сплавов с о.ц.к. решеткой. Роль примесей внедрения. Зависимость температуры вязко-хрупкого перехода от размеров зерна.

Разрушение при высокотемпературной ползучести.

Природа усталостного разрушения. Особенности пластической деформации и разрушения при циклическом нагружении. Механизмы зарождения и распространения усталостных трещин. Строение усталостного излома.

Влияние различных факторов на предел выносливости. Термическая усталость. Связь выносливости с другими механическими свойствами.

Изнашивание и износостойкость металлов. Разновидности изнашивания. Кривая износа при нормальном изнашивании. Недопустимое изнашивание (повреждаемость). Способы повышения износостойкости металлов.

Прочность и разрушение полимеров и полимерных композиционных материалов.
1.1.5. МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ
1.1.5.1 СВОЙСТВА ПРИ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ (10 часов)
[1], с. 14б...202, 211...230.

Государственные стандарты на статические методы испытания метал лов. Методика проведения испытаний на растяжение.

Кривые растяжения и прочностные характеристики, определяемые при растяжении: предел пропорциональности, предел упругости, предел прочности. Физическая природа предела пропорциональности. Физическая природа пределов упругости и текучести. Условный и физический предел текучести.

Влияние температуры испытаний на величину физического и условного пределов текучести. Предел прочности. Равномерная и сосредоточенная деформации. Диаграмма истинных напряжений при растяжении.

Характеристики пластичности при растяжении: относительное удлинение и относительное сужение. Связь характеристик пластичности и прочности.

Испытания на сжатие. Жесткость напряженного состояния. Схема испытаний, применяемые образцы и способы устранения трения. Диаграммы сжатия и характеристики прочности и пластичности. Условные и истинные диаграммы деформации для хрупких и пластичных материалов.

Испытания на изгиб. Схемы испытания. Диаграмма изгиба, номинальные и реальные прочностные характеристики, определяемые при изгибе, Характеристики пластичности.

Испытания на кручение. Особенности схемы напряженного состояния. Диаграмма кручения и основные характеристики упругости, прочности и пластичности.

Применение концентраторов напряжений при статических испытаниях. Растяжение и изгиб образцов с надрезом. Схема напряженного состояния и коэффициент концентрации напряжений.

Условия определения вязкости разрушения при плоском деформированном состояний. Диаграммы нагрузка-смещение, нагрузка-раскрытие трещины. Практическое значение вязкости разрушения как характеристики трещиностойкости материала. Зависимость трещиностойкости от состава и структуры материала.


1.1.5.2. СВОЙСТВА ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ (4 часа)

[1], с. 231…245.

Скорости деформирования и деформации при статических и динамических испытаниях. Особенности пластической деформации и разрушения при динамическом нагружении.

Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом. Методика определения ударной вязкости и температуры вязко-хрупкого перехода. Разделение ударной вязкости на составляющие.

Оценка склонности к хрупкому разрушению по результатам ударных испытаний.
1.1.5.3. ИСПЫТАНИЯ НА ТВЕРДОСТЬ (4 часа)

[1], с. 245...262.

Общая характеристика испытаний на твердость. Физический смысл твердости. Связь между твердостью и прочностью металлов. Государственные стандарты на определение твердости.

Твердость по Бринеллю. Схема и методика испытаний, расчет числа твердости. Условия геометрического подобия.

Твердость по Виккерсу. Схема и методика испытаний, расчет числа твердости. Особенности и назначение метода микротвердости.

Твердость по Роквеллу. Схема и методика испытаний, шкалы твердости, физический смысл числа твердости по Роквеллу.


1.1.5.4. ИСПЫТАНИЯ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ И ИЗНОС (4 часа)

[1], с. 298...313, 335...338.

Методика проведения усталостных испытаний. Циклы напряжений и их характеристики. Схемы нагружения, применяемые машины и образцы. Кривые усталости и определение предела выносливости.

Испытания на малоцикловую усталость и её характеристики. Скорость роста трещины при усталости. Циклическая трещиностойкость и её характеристики. Диаграмма усталостного разрушения.



1.2. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Темы лабораторных работ


Объём, ч

1. Определение модуля нормальной упругости динамическим методом.

3

2. Определение модуля Юнга статическим методом.

3

3. Определение предела упругости при изгибе ленточных образцов.

3

4. Анализ диаграммы растяжения и построение диаграммы деформации.

4

5. Построение диаграммы наклёпа методом измерения микротвердости.

3


2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной:

  1. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1983.- 352 с.

  2. Механические свойства металлов: Методические указания к выполнению лабораторных работ/Сост. А.В. Сивенков. - Л.: СЗПИ, 1999,-33 с.


Дополнительный:

  1. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1979.- 495 с.

  2. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Изд. 3-е, перераб. и доп. в двух частях. - М.: Машиностроение, 1974.

  3. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. изд. в 3-х т.т./ Под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г. - 4-е изд., перераб. и доп. Т I, кн. 2. - М.: Металлургия. 1991. - 402 с.

  4. Физическое металловедение: в 3-х т. г. / Под ред. Кана Р.У., Хвалена П.Т. - 3-е изд. Т.З: Физико-механические свойства металлов и сплавов: Пер. с англ. - М.: Металлургия. 1987. - 663 с.

  5. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров: Учебник для вузов. - М.: Высш. школа. 1988. - 312 с.

  6. Балтевич В.Л, Техническая керамика: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1984. - 256 с.

  7. Аскадский А.Д. Деформация полимеров. - М.: Химия. 1973.- 448 с.








Не уверен — не уезжай! Борис Замятин
ещё >>