材料的基本力学性质课件.pptx

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1、F材料的强度和硬度F材料的弹性和塑性F材料的脆性和韧性 强度的定义和种类w材料的力学性质力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。w材料的变形变形指在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量。w根据变形的特点，分为弹性变形和塑性变形。w材料的破坏破坏指当外力超过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化。材料的强度材料的强度w根据破坏形式的不同，材料可分为脆性材料和韧性材料。w在外力作用下，材料抵抗破坏的能力称为强度强度。也可以说是材料单位面积所能承受的极限荷载（MPa）。w根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度

2、）及抗剪强度等形式。w材料的这些强度是通过静力试验来测定的，故总称为静力强度静力强度。材料的静力强度是通过标准试件的破坏试验而测得。a.压力 b.拉力c.弯曲 d.剪切混凝土路面砖抗折强度试验混凝土路面砖抗压强度试验强度的计算 材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算： AFfmax 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。w对于抗弯强度，有两种计算方式。将抗弯试件放在两支点上，当外力为作用在试件中心的集中荷载，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： 2max23bhLFfm 式中fm抗弯强度，MPa；F

3、max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。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： 2maxbhLFfm影响材料强度的因素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。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。 一般表观密度大的材料，其强度也大。这些是材料的内部因素。还与测试条件和方法等外部因素有关。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

4、小 试件测得的强度较大试件高；环箍效应使立方体试件强度高。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：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。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。 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或标号。 如混凝土按抗压强度划分为 C7.5C60 ; 水泥按抗压和抗拉强度划分为32.562.5, 砂浆按抗压强度划分为M2.5M20

5、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。比强度：材料的强度与其表观密度的比值（fc/o）。用于评价材料是否轻质高强。 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 :铝合金滑石莫

6、氏硬度1莫氏硬度904莫氏硬度3915压入硬度演示刻划硬度演示 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弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。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塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。材料的弹性和塑性材料的弹性和塑性w弹性变形为可逆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。塑性变形为不可塑性变形为不可逆变形逆变形。w实际

7、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塑性材料。w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 w材料受外力作用，变形很小，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，这种性质称为脆性脆性。w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，这种性质称为韧性韧性。材料的脆性与韧性材料的脆性与韧性 脆性材料的特点： 抗压强度高；抗拉强度低。 抗冲击性较差；受振动易破坏。【案例1-2】最大的海难-泰坦尼克号的沉没。概况 1912年，当时世界上最大的客船泰

8、坦尼克号初航，不幸撞上冰山，35cm厚船钢板在水位线处像拉链拉开一样被撕裂，海水排山倒海涌向船内，约三小时后沉没。分析分析 1991年，深水机械人从4000米海底捞起一块泰坦尼克号上的钢板，由于其上有泰坦尼克号的标志，现陈列在大英博物馆。钢板出水后用高压水枪冲洗掉沉积物，居然还有油漆在上面；取了一块做抗压强度试验，强度竟然比现代钢材还要高。那么，它为什么会沉呢？又做钢材冲击韧性试验，发现钢材断裂时吸收的冲击功很低，是韧性差的脆性材料。化学分析表明，该钢材的含硫量高，硫致使钢材的脆性增加。 练 习1、无机非金属材料一般均属于脆性材料，最适宜承受_力。 答案静压力2、比强度是衡量材料_的指标。 答案轻质高强3、材料的强度的确定视材料的种类不同而不同，对于脆性材料常以_作为该材料的强度；对于韧性材料而言则以_作为该材料的强度。答案极限应力值 屈服应力值4、材料在进行强度试验时，大试件较小试件的试验结果值 ；加荷速度快者较加荷速度慢者的试验结果值 。 答案小 大5、弹性材料具有( )的特点。A.无塑性变形 B.不变形C.塑性变形小 D.恒定的弹性模量6、下列性质属于力学性质的是( )。A.强度 B.硬度 C.弹性D.脆性 E.比强度 ABCDE答案AD答案