土木工程材料13材料的基本力學(xué)性質(zhì)XQ

材料的強(qiáng)度材料的變形（一）

強(qiáng)度1、強(qiáng)度的定義：材料在外力作用下抵抗破壞的能力。2、分類計(jì)算：根據(jù)外力作用方式的不同，材料的強(qiáng)度分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度）及抗剪強(qiáng)度等一、材料的強(qiáng)度和硬度a.壓力b.拉力c.彎曲d.剪切材料受力示意圖混凝土路面磚抗折強(qiáng)度試驗(yàn)混凝土路面磚抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)強(qiáng)度的計(jì)算

材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度可直接由下式計(jì)算：

式中f——材料的抗壓、抗拉或抗剪強(qiáng)度，MPa；

Fmax——材料破壞時(shí)的最大荷載，N；

A——受力截面面積，mm2。

對(duì)于抗彎強(qiáng)度，有兩種計(jì)算方式。1）將抗彎試件放在兩支點(diǎn)上,在試件中心施加一集中荷載，且試件截面為矩形時(shí)，抗彎強(qiáng)度（也稱抗折強(qiáng)度）可用下式計(jì)算：

式中fm——抗彎強(qiáng)度，MPa；

Fmax——彎曲破壞時(shí)的最大荷載,N；

b，h

——試件橫截面的寬和高,mm。

L——

兩支點(diǎn)間的距離，mm。L=100mm。2）若在此試件跨距的三分點(diǎn)上加兩個(gè)相等的集中荷載，抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：

3、影響材料強(qiáng)度的因素1）材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：材料的強(qiáng)度與其組成及結(jié)構(gòu)有關(guān)，即使材料的組成相同，其構(gòu)造不同，強(qiáng)度也不一樣。2）孔隙率與孔隙特征：材料的孔隙率愈大，則強(qiáng)度愈小。對(duì)于同一品種的材料，其強(qiáng)度與孔隙率之間存在近似直線的反比關(guān)系。

強(qiáng)度孔隙率3）試件的形狀和尺寸：受壓時(shí)，立方體試件的強(qiáng)度值要高于棱柱體試件的強(qiáng)度值，相同材料采用小試件測(cè)得的強(qiáng)度較大。

4）加荷速度：當(dāng)加荷速度快時(shí)，由于變形速度落后于荷載增長(zhǎng)的速度，故測(cè)得的強(qiáng)度值偏高，反之，因材料有充裕的變形時(shí)間，測(cè)得的強(qiáng)度值偏低。

5）試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度：

6）受力面狀態(tài)：受力面的平整度，潤(rùn)滑情況等。試件表面不平或表面涂潤(rùn)滑劑時(shí)，所測(cè)強(qiáng)度值偏低。4、強(qiáng)度等級(jí)：建筑材料常根據(jù)極限強(qiáng)度的大小，劃分為不同的強(qiáng)度等級(jí)。如混凝土按抗壓強(qiáng)度劃分為C7.5～C60;水泥按抗壓和抗折強(qiáng)度劃分為32.5~62.5,砂漿按抗壓強(qiáng)度劃分為M2.5～M20六個(gè)等級(jí),熱軋鋼筋按屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度劃分四級(jí)。強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)的區(qū)別與聯(lián)系：區(qū)別：a.強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)的定義不同。強(qiáng)度是實(shí)測(cè)值，強(qiáng)度等級(jí)是人為規(guī)定的強(qiáng)度范圍。

b.強(qiáng)度指的是材料的極限值，是唯一的，每一強(qiáng)度等級(jí)則包含一系列強(qiáng)度值。聯(lián)系：某一材料強(qiáng)度等級(jí)的確定必須以其極限強(qiáng)度值為依據(jù)。5、比強(qiáng)度：材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值（fc/ρo）。用于評(píng)價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)。試題1.衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的重要指標(biāo)是（）A.密度B.強(qiáng)度C.剛度D.比強(qiáng)度2.比較鋼材、混凝土、鋼筋混凝土三者的比強(qiáng)度（）A.鋼材比強(qiáng)度最小B.混凝土比強(qiáng)度最大C.鋼材比強(qiáng)度最大D.鋼筋混凝土比強(qiáng)度最大（二）硬度：材料表面能抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力。莫氏硬度（10級(jí)）－石材

1－滑石2－石膏3－方解石

4－螢石5－磷石灰6－正長(zhǎng)石

7－石英8－黃玉9－剛玉

10－金剛石肖氏硬度－石材布氏硬度（HB）－鋼材維氏硬度和韋氏硬度:鋁合金化學(xué)組成為Mg3[Si4O10](OH)2，晶體屬三斜晶系的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。假六方片狀單晶少見，一般為致密塊狀、葉片狀、纖維狀或放射狀集合體。白色或各種淺色，條痕常為白色，脂肪光澤（塊狀）或珍珠光澤（片狀集合體），半透明。摩氏硬度1，比重2.6-2.8。一組極完全解理，薄片具撓性。有滑感，絕熱及絕緣性強(qiáng)?；嫌捕?石膏莫氏硬度15莫氏硬度66螢石飾品莫氏硬度95.7莫氏硬度199莫氏硬度292.6石英莫氏硬度421.4水晶紫水晶又名黃晶，英文名Topaz，來源于梵文Topus，意為“火”。集合體成粒狀或塊狀。無(wú)色透明，或呈淺黃、淺藍(lán)、淺綠和淺紅等色；受長(zhǎng)期日光照射后，其色漸退；玻璃光澤。受硫酸作用時(shí)，表面會(huì)被腐蝕。

斜方晶系斜方雙錐晶類，摩氏硬度8，比重3.52-3.57，一組與柱面垂直的完全解理完全，斷口亞貝殼狀至參差狀，性脆。具有強(qiáng)的熱電性，莫氏硬度611黃玉莫氏硬度904莫氏硬度3915（一）材料的彈性和塑性1、材料的彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性，這種可恢復(fù)的變形稱彈性變形。2、材料的塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為材料的塑性，這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。二、材料的變形彈性變形為可逆變形，其數(shù)值大小與外力成正比，其比例系數(shù)稱為彈性模量，材料在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量為常數(shù)。彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個(gè)指標(biāo)，彈性模量愈大，材料愈不易變形，彈性模量是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。塑性變形為不可逆變形。實(shí)際上，單純的彈性材料是沒有的，大多數(shù)材料在受力不大的情況下表現(xiàn)為彈性，受力超過一定限度后則表現(xiàn)為塑性，所以可稱之為彈塑性材料。彈性變形與塑性變形的區(qū)別在于，前者為可逆變形，后者為不可逆變形試題1.關(guān)于建筑材料塑性的說法正確的表述是()A.外力消除后恢復(fù)原狀,但局部有裂縫

B.外力消除后保持變形狀態(tài),且產(chǎn)生裂縫

C.外力取消后保持變形狀態(tài),不產(chǎn)生裂縫

D.外力取消后恢復(fù)原狀,不產(chǎn)生裂縫（二）材料的脆性與韌性1、材料的脆性：材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)一定值時(shí)，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無(wú)明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。2、材料的韌性：材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞，這種性質(zhì)稱為韌性。試題1.下列材料中屬于韌性材料的是()A.建筑鋼材B.混凝土C.