曼彻斯特大学机械工程 MACE12011 Materials 1 (Mechanical)课业辅导

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　　概述

　　每个工程应用程序都需要对用于实现功能性和耐用性要求的材料有所了解。本课程是开发工程师根据成本和性能选择材料，了解局限性以及服务性能如何变化以及针对给定应用严格评估新材料的能力的起点。

　　该课程单元详细信息提供了20/21交付的框架，并且可能会由于Covid-19的其他影响而有所变化。请参阅与黑板/课程单元相关的电子邮件以获取任何进一步的更新

　　目的

　　提供材料工程和材料科学的简介。

　　介绍材料的主要类别，并了解工程材料中原子间，晶体和分子键的类型及其对机械性能的影响。

　　发展对不同材料类别的失效模式的理解。

　　引入脆性断裂，并发展对材料内缺陷影响其对载荷响应的方式的理解。

　　教学大纲

　　材料介绍(约3堂课)：材料介绍，了解材料行为的重要性，工程系统的性能受材料性能限制的示例。材料的机械性能。材料中的原子间键合。学生应该能够理解：弹性，可塑性以及强度和韧性之间的差异。学生还应该能够体会到材料的主要类型(金属，陶瓷，聚合物和复合材料)以及加工，结构，性能和性能之间的关系。

　　金属和合金(〜9堂讲座)：金属的晶体结构，相图，凝固，金属的可塑性，金属的增强机理，温度对机械性能的影响，钢的介绍，铝合金的介绍。学生应该能够将主要的晶体类型及其几何形状与性质相关联，使用二元相图了解温度对金属微结构的影响，并能够描述合金的强化机理。他们还应该能够描述钢的微观结构和性能，以及亚稳相的形成。对于铝合金，学生应该能够理解强化机理和时效过程。

　　退化机制(〜2堂课)：疲劳和蠕变变形的介绍。材料内疲劳和蠕变损伤累积的机制。介绍残余应力，残余应力可以在影响疲劳寿命方面发挥作用。学生应该能够定义疲劳和平均应力的影响，以及什么是蠕变的定义以及它成为工程关注点的条件。

　　断裂力学(〜3堂课)：几何应力集中，格里菲斯(Griffith)裂纹扩展的标准，工程设计中韧性的重要性，应力强度因子，韧性到脆性的转变。学生应了解延性和脆性转变之间的区别，缺陷的作用以及在单调远场载荷下如何计算临界裂纹长度。

　　聚合物材料(〜3堂讲座)：聚合物材料，无定形和结晶聚合物的粘合，聚合物的粘弹性，玻璃化转变温度，热塑性塑料和热固性材料。学生应该能够定义两种不同类型的聚合物及其性能，解释玻璃化转变温度的概念以及机械性能如何随加载速率变化。

　　纤维增强复合材料(〜2堂课)：复合材料的一般特征，复合材料的分类，各向异性，拉伸和压缩的破坏模式，复合材料的韧性。学生应该欣赏复合材料的各向异性，包括确定最大/最小刚度的方向，复合材料的破坏模式以及如何提高韧性。

　　评估方法

　　其他5%

　　笔试80%

　　报告15%

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