Механические свойства материалов

АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

1. НАИМЕНОВАНИЕ ДИСЦИЛИНЫ: Механические свойства материалов

2. НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ: 150100 «Материаловедение и технологии материалов»

3. ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ: профиль «Металловедение»

4. КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр

5. ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ: ИНМиН, кафедра Металловедения и физики прочности

6. ПРЕПОДАВАТЕЛЬ - КООРДИНАТОР

, доцент, к. т.н.

Тел. (рабочий): (4

Е-mail: [e-mail]

Персональная страница: http://www. *****/ru/5482

7. ЦЕЛИ ДИСЦИПЛИНЫ

Научить анализу взаимосвязи структуры и процессов деформации и разрушения металлов и сплавов для установления норм и выбора средств управления их механическими свойствами. Обучить выбору методов испытания и практике определения механических свойств.

8. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ:

Знать	Методы научного анализа проблем и процессов в профессиональной области; Методы планирования и проведения экспериментов, обработки их результатов и оценивания погрешности; Правила оформления отчета о результатах исследования (изучение нормативных требований, формирование структуры и содержания, написание, редактирование, формирование списка использованных источников информации, оформление приложений)
Уметь	Целенаправленно применять базовые знания в области математических и естественных наук в профессиональной деятельности; Проводить комплексные исследования, включая поиск необходимой информации, эксперимент, анализ и интерпретацию данных с применением базовых и специальных знаний и современных методов для достижения требуемых результатов; Выбирать и использовать на основе базовых и специальных знаний необходимое оборудование, инструменты и технологии для ведения комплексной практической инженерной деятельности с учетом экономических, экологических, социальных и других ограничений; Анализировать проблемы и процессы в профессиональной области с применением научных методов; Изучать явления и процессы с применением методов анализа и синтеза; Панировать исследование (выбор темы, обоснование необходимости, определение целей и задач, выдвижение гипотез, формирование программы, подбор средств и инструментария); Планировать последовательность проведения исследования (изучение литературы, сбор, обработка и обобщение данных, объяснение полученных результатов и новых фактов, аргументирование, формулировка выводов); Эффективно работать индивидуально и в качестве члена команды, в том числе междисциплинарной, с делением ответственности и полномочий при решении комплексных инженерных задач
Владеть	Общими знаниями о профессиональной деятельности в области специализации и характера современного производства, включая использование материалов, компонентов и программного обеспечения; Базовыми знаниями в области математических и естественных наук; Способностью применять соответствующие теоретические и практические методы к анализу и решению поставленной задачи; Навыками исследования (проведение исследований комплексных инженерных задач, включая постановку эксперимента, анализ и интерпретацию данных, синтез информации, необходимой для достижения требуемого результата); Навыками системного мышления; Навыками индивидуальной и командной работы (эффективное функционирование индивидуально и как члена или лидера команды, в том числе междисциплинарной); Способностью осуществлять поиск литературы и использовать базы данных и другие источники информации, планировать и проводить эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы; Навыками работы в мастерской и лаборатории; Межличностными навыками и умениями

9. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Упругие свойства и неупругость металлов. Пластическая деформация и деформационное упрочнение. Разрушение. Свойства при статических испытаниях. Свойства при динамических испытаниях. Твердость. Усталость. Жаропрочность. Влияние среды на уровень свойств. Дефекты и критерии надежности материала, детали и конструкции.

10. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

№ п/п	Разделы и темы дисциплины	Всего часов
1	2
1	Упругие свойства и неупругость металлов 1.1. Напряженное состояние. Нормальные и касательные напряжения. Условные и истинные напряжения, тензор напряжений. 1.2. Деформированное состояние. Деформация, удлинение и сдвиг, тензор деформации, упругая и пластическая деформация, жесткость нагружения. 1.3. Упругость, обобщенный закон Гука. Коэффициенты и модули упругости. Анизотропия упругости. Зависимость модулей упругости от различных факторов. 1.4. Факторы, определяющие многообразие методов механических испытаний: вид напряженного состояния: температура, среда, изменение нагрузки и внешних условий во времени; цель, назначение испытаний, стандарты на методы испытаний металлов, образцы и испытательные машины. 1.5. Неупругость, прямое и обратное упругое последействие, упругий гистерезис, эффект Баушингера, внутреннее трение, удельная энергия затухания, угол потерь, логарифмический декремент затухания. Амплитуднозависимое внутренне трение.	4
2	Пластическая деформация и деформационное упрочнение 2.1. Пластическая деформация скольжением, двойникованием; влияние различных факторов на пластическую деформацию металлов. 2.2. Условная и истинная диаграмма растяжения поликристалла: предел упругости, текучести, пропорциональности; показатель упрочнения, его зависимость от механизма упрочнения, температуры и скорости деформации. 2.3. Потеря устойчивости пластического течения при одноосном и двухосном растяжении. Развитие шейки и закритическая часть диаграммы. Предел прочности; равномерное и сосредоточенное удлинение и сужение. Способы получения больших пластических деформаций. Текстура и анизотропия упругости и пластичности. 2.4. Жесткость машины. Влияние жесткости на зуб текучести.	5
3	Разрушение 3.1. Макроскопическое явление разрушения; признаки хрупкого и вязкого разрушения. Критерий Гриффитса, работа распространения хрупкой трещины. Поле напряжений и деформаций в вершине трещины. Величина раскрытия трещины. Интенсивность напряжений. 3.2. Разрушение после потери устойчивости течения. Ножевой излом разрыва, срез, чашечный излом - условие их появления. 3.3. Микроскопические процессы разрушения и строение изломов. Вязкий ямочный излом; скол и квазискол; зернограничный излом. Структурные факторы, определяющие тип изломов и работу разрушения. Механизмы разрушения мартенсита, бейнита, перлита и смешанных структур. Влияние неметаллических включений. 3.4. Переход от вязкого разрушения к хрупкому, его зависимость от напряженного состояния, температуры и скорости деформации, критерии температурного интервала хладноломкости. Диаграмма механического состояния.	5
4	Свойства при статических испытаниях 4.1. Испытания на растяжение; образцы; условия подобия. Испытания на сжатие, жесткость нагружения, образцы; диаграммы деформации. Разрушение при сжатии хрупких и пластичных материалов. 4.2. Испытания на изгиб, схемы испытания, истинные напряжения, характеристики предела упругости, пластичности, работы разрушения. Испытание на кручение, схемы и образцы, измеряемые характеристики. Неустойчивость, хрупкое и вязкое разрушение. Сопоставление характеристик деформации и разрушения при разных схемах испытания. 4.3. Применение концентраторов напряжений при статических испытаниях. 4.4. Испытания на замедленное разрушение.	4
5	Свойства при динамических испытаниях 5.1. Особенности пластической деформации и разрушения при динамическом нагружении. 5.2. Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом. Напряжения и деформации у концентраторов напряжений. Методы определения ударной вязкости, оценка хладноломкости по ударной вязкости и строению изломов.	3
6	Твердость 6.1. Физический смысл твердости; твердость по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу; схемы и методы испытания, числа твердости, их зависимость от нагрузки. 6.2. Микротвердость; особенности и области применения.	2
7	Усталость 7.1. Усталостные трещины, их зарождение и развитие. Строение излома. Явление усталости. 7.2. Предел выносливости, ограниченная выносливость. Образцы и машины для испытания на выносливость. 7.3. Прогнозирование долговечности. Влияние асимметрии и времени цикла. Контактная усталость. Малоцикловая усталость. Термическая усталость. 7.4. Влияние качества поверхности на усталость. Шероховатость. Макроскопические остаточные напряжения. Технологические изменения поверхностного слоя от термической обработки, сварки, обработки давлением и резанием. Влияние остаточных напряжений, окисления и обезуглероживания на хрупкое разрушение и усталость.	2
8	Жаропрочность 8.1. Испытания на ползучесть. Методы нагрева и стабилизации температуры. Стадии ползучести, изменения структуры и процессы разрушения при ползучести. Измерения деформации ползучести. 8.2. Испытания на длительную прочность. Прогнозирование длительной прочности. Испытания для определения остаточного ресурса. Релаксация напряжений.	2
9	Влияние среды на уровень свойств 9.1. Взаимодействие материала со средой в процессе испытания и эксплуатации. Окисление; горячая усталость. 9.2. Коррозионное растрескивание и коррозионная усталость: механизм, кинетика, зависимость от состава среды: методы защиты. Замедленное разрушение; влияние структуры. Разрушение в металлических расплавах. 9.3. Радиационная хрупкость – область ее проявления; зависимость от характера и дозы облучения. Ползучесть реакторных материалов. Радиационная безопасность при испытаниях во время и после облучения. Износ.	3
10	Дефекты и критерии надежности материала, детали и конструкции 10.1. Металлургические, технологические и эксплуатационные причины несплошности материала. Ультразвуковая, электрическая, магнитная цветная и люминесцентная дефектоскопия; рентгеновская, бета - и гаммадефектоскопия. Визуализация внутренних дефектов – методы ультразвуковой, радиационной, тепловой интроскопии. Размеры разрешаемых трещин и пор, надежность выявления; производительность и области применения методов. 10.2. Допустимые размеры трещины в зависимости от назначения конструкции. Мониторинг трещин в конструкции методами акустической эмиссии и контрольных элементов, области применения, критерии прекращения эксплуатации. 10.3. Оценка однородности материалов, методика и объем отбора образцов по ГОСТ. 10.4. Определение необходимых и достаточных характеристик металла в связи с назначением конструкции.	4
	Итого:	34

11. Лабораторные работы и проекты

№ п/п	Наименование
1	2
1	Шкалы твердости
2	Измерение микротвердости
3	Испытания на растяжение и анализ диаграмм деформации
4	Определение температурного интервала перехода стали от вязкого к хрупкому разрушению
5	Определение вязкости разрушения
6	Испытания на ползучесть и длительную прочность
7	Испытания на усталость
8	Определение предела упругости при изгибе
9	Поверка машин и приборов для механических испытаний металлов
10	Технологические испытания металлов

12. КУРС III СЕМЕСТР VI КОЛИЧЕСТВО ЗАЧ. ЕДИНИЦ 2

13. ДИСЦИПЛИНЫ, ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Математика, физика, металловедение, кристаллография

14. ДИСЦИПЛИНЫ, ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Дефекты кристаллической решетки

15. ВИД АТТЕСТАЦИИ

Экзамен

16. ЛИТЕРАТУРА

а) основной учебник:

№ п/п	Автор	Наименование	Издательство	Год издания*
1		Механические свойства металлов: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп.	М.: МИСиС	1998
2		Механические свойства металлов. Ч.1. Твердость, прочность, пластичность: Лаб. практикум.	М.: МИСиС	2007
3		Механические свойства металлов: Ч.2. Упругость. Технологические испытания: Лаб. практикум.	М.: МИСиС	2007
4	,	Механические свойства металлов. Ч.3. Вязкость. Разрушение: Лаб. практикум.	М.: Изд. Дом МИСиС	2008

а) дополнительная литература:

Таблица 6

№ п/п	Автор	Наименование	Издательство	Год издания*
1	,	Материаловедение и термическая обработка: Учеб. пособие.	М.: МИСиС	2007
2	,	Механические свойства металлов: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп	М.: Металлургия	1979

17. Автор(ы):

доцент кафедры Металловедения и физики прочности, к. т.н.