1.3材料的基本力学性质XQ概论.ppt

（一） 强度 1、强度的定义：材料在外力作用下抵抗破坏的能力。 2、分类计算：根据外力作用方式的不同，材料的强度分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等 强度的计算 材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算： 对于抗弯强度，有两种计算方式。 1）将抗弯试件放在两支点上,在试件中心施加一集中荷载，且试件截面为矩形时，抗弯强度（也称抗折强度）可用下式计算： 3、影响材料强度的因素 2）若在此试件跨距的三分点上加两个相等的集中荷载，抗弯强度按下式计算：　　 2）孔隙率与孔隙特征：材料的孔隙率愈大，则强度愈小。对于同一品种的材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。 3）试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大。 4）加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。 5）试验环境的温度、湿度： 6）受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。 （一）材料的弹性和塑性 1、材料的弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。 2、材料的塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。 弹性变形为可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数称为弹性模量，材料在弹性变形范围内，弹性模量为常数。弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，弹性模量愈大，材料愈不易变形，弹性模量是结构设计的重要参数。塑性变形为不可逆变形。 实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。 弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变形，后者为不可逆变形 （二）材料的脆性与韧性 1、材料的脆性：材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。 2、材料的韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。 * * 材料的强度 材料的变形 一、 材料的强度和硬度 a.压力 b.拉力c.弯曲 d.剪切 材料受力示意图 混凝土路面砖抗折强度试验 混凝土路面砖抗压强度试验 式中 f ——材料的抗压、抗拉或抗剪强度，MPa；　　 Fmax——材料破坏时的最大荷载，N；　 A——受力截面面积，mm2。 式中fm——抗弯强度，MPa；　　Fmax——弯曲破坏时的最大荷载,N；b，h ——试件横截面的宽和高,mm。　　 L—— 两支点间的距离，mm。L=100mm。 1）材料的组成、结构与构造：材料的强度与其组成及结 构有关，即使材料的组成相同，其构造不同，强度也 不一样。 　　 强度 孔隙率 4、强度等级：建筑材料常根据极限强度的大小，　　　　　　划分为不同的强度等级。 　　如混凝土按抗压强度划分为 C7.5～C60 ; 水泥按抗压和抗折强度划分为32.5~62.5, 砂浆按抗压强度划分为M2.5～M20六个等级,热轧钢筋按屈服强度和抗拉强度划分四级。 强度和强度等级的区别与联系： 区别：a.强度与强度等级的定义不同。强度是实测值，强度等级是人为规定的强度范围。 b.强度指的是材料的极限值，是唯一的，每一强度等级则包含一系列强度值。 联系：某一材料强度等级的确定必须以其极限强度值为依据。 5、比强度：材料的强度与其表观密度的比值（fc/ρo）。用于评价材料是否轻质高强。 （二）硬度：材料表面能抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。 莫氏硬度（10级）－石材 1－滑石 2－石膏 3－方解石 4 －萤石 5－磷石灰 6－正长石 7－ 石英 8－黄玉 9－刚玉 10－金刚石 肖氏硬度 －石材 布氏硬度（HB）－钢材 维氏硬度和韦氏硬度 :铝合金 化学组成为Mg3[Si4O10](OH)2，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。假六方片状单晶少见，一般为致密块状、叶片状、纤维状或放射状集合体。白色或各种浅色，条痕常为白色，脂肪光泽（块状）或珍珠光泽（片状集合体），半透明。摩氏硬度1，比重2.6-2.8。一组极完全解理，薄片具挠性。有滑感，绝热及绝缘性强。 滑石 莫氏硬度1 石膏 莫氏硬度15 莫氏硬度66 萤石饰品 莫氏