材料的工程性能 (EPM)

摘要

本课程向学生介绍工程材料最重要的物理性能，重点讲解评估其性能的方法论。课程主要关注对材料最重要的物理性能（如机械性能、热性能和电性能）的描述与评估方法。

课程中将讨论若干材料工程应用实例以及材料结构与性能之间的关系。

完成本课程后，学生将能够：

• 运用工程方法，为特定应用选择最合适的材料；
• 选择合适的测试技术，以确定工程材料的主要物理性能；
• 评估技术和科学文献中提供的材料性能数据集的可靠性与准确性，并能将其与现行技术规范（如 ISO 和 ASTM 标准）进行对比；
• 识别各类表征技术的主要特点、实验信息及其适用性。

 

课程形式

本课程以 英语授课，提供以下学习方式：

• 线下面授
• 在线视频 (同步与异步)

所有讲座的视频录播、讲义等资料均可离线获取 (*).

 

课程内容

导论（2 小时）
材料性能：基本概念及工程材料选择的方法。

材料的机械性能（8 小时）

工程材料弹性行为的评估（拉伸、压缩、弯曲、扭转）；

工程材料粘弹性行为的评估：蠕变、松弛、恢复；

动态（正弦）测试：动态模量、损耗因子、时间–温度叠加原理；

屈服现象：机理与实验评估；

工程材料冲击性能的评估；

工程材料断裂性能的评估：线弹性断裂力学基础；临界应力强度因子（Kc）的实验测定；

疲劳行为：Whoeler 曲线。

热性能（3 小时）

工程材料热性能的评估：热膨胀系数、比热容、热导率与热扩散率；

差示扫描量热法（DSC）与热重分析（TGA）。

电性能（2 小时）
工程材料电性能与介电性能的评估。

 

教学活动

教学活动主要包括理论课程。考试包括一项书面测试，其中包含关于课程主题的多项选择题。

将提供幻灯片、选定的书籍章节、教程、参考书目列表以及推荐网站的链接。

 

进一步阅读

1. M.F. Ashby, Materials selection in mechanical design. 3° Edition – Elsevier (2005).
2. M.R. Speigel and L.J. Stephens, Theory and Problems of Statistics”, 4th Edition, Schaum’s Outline Series, Mc Graw-Hill (2008).
3. H.A. Barnes, J. Fletcher Hutton, K. Walters, An Introduction to Rheology, Elsevier (1989).
4. T.M. Tritt, Thermal Conductivity: Theory, Properties, and Applications, Kluver Academic/Plenum Publisher (2004).
5. R.S. Figliola, D.E. Beasley, Theory and design for mechanical measurements 2nd ed., J.Wiley & Sons (1995).
6. T.L. Anderson, Fracture Mechanics, Fundamentals and Applications, CRC Press (1995).
7. T.Hatakeyama, F.X.Quinn “Thermal Analysis. Fundamentals and Applications to polymer Science”, John Wiley & Sons NY (1999).
8. “Thermal Analysis. Techniques & Applications”, E.L.Charsley and S.B.Warrington editors, The Royal Society of Chemistry, Cambridge (1992).
9. E.R.G.Eckert, R.J.Goldstein “Measurements in Heat Transfer” Springer-Verlag, Berlin (1970).
10. “Thermal characterization of polymeric materials. Second edition, Volume 1”, E.A.Turi editor, Academic Press, NY (1997).

如需进一步咨询，请联系授课教师。