土木工程材料13材料的基本力學性質XQ

材料的強度材料的變形（一）

強度1、強度的定義：材料在外力作用下抵抗破壞的能力。2、分類計算：根據外力作用方式的不同，材料的強度分為抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度（或抗折強度）及抗剪強度等一、材料的強度和硬度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度試驗混凝土路面磚抗壓強度試驗強度的計算

材料的抗壓、抗拉、抗剪強度可直接由下式計算：

式中f——材料的抗壓、抗拉或抗剪強度，MPa；

Fmax——材料破壞時的最大荷載，N；

A——受力截面面積，mm2。

對于抗彎強度，有兩種計算方式。1）將抗彎試件放在兩支點上,在試件中心施加一集中荷載，且試件截面為矩形時，抗彎強度（也稱抗折強度）可用下式計算：

式中fm——抗彎強度，MPa；

Fmax——彎曲破壞時的最大荷載,N；

b，h

——試件橫截面的寬和高,mm。

L——

兩支點間的距離，mm。L=100mm。2）若在此試件跨距的三分點上加兩個相等的集中荷載，抗彎強度按下式計算：

3、影響材料強度的因素1）材料的組成、結構與構造：材料的強度與其組成及結構有關，即使材料的組成相同，其構造不同，強度也不一樣。2）孔隙率與孔隙特征：材料的孔隙率愈大，則強度愈小。對于同一品種的材料，其強度與孔隙率之間存在近似直線的反比關系。

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

4）加荷速度：當加荷速度快時，由于變形速度落后于荷載增長的速度，故測得的強度值偏高，反之，因材料有充裕的變形時間，測得的強度值偏低。

5）試驗環(huán)境的溫度、濕度：

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

b.強度指的是材料的極限值，是唯一的，每一強度等級則包含一系列強度值。聯(lián)系：某一材料強度等級的確定必須以其極限強度值為依據。5、比強度：材料的強度與其表觀密度的比值（fc/ρo）。用于評價材料是否輕質高強。試題1.衡量材料輕質高強性能的重要指標是（）A.密度B.強度C.剛度D.比強度2.比較鋼材、混凝土、鋼筋混凝土三者的比強度（）A.鋼材比強度最小B.混凝土比強度最大C.鋼材比強度最大D.鋼筋混凝土比強度最大（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）－石材

1－滑石2－石膏3－方解石

4－螢石5－磷石灰6－正長石

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:鋁合金化學組成為Mg3[Si4O10](OH)2，晶體屬三斜晶系的層狀結構硅酸鹽礦物。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?；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。無色透明，或呈淺黃、淺藍、淺綠和淺紅等色；受長期日光照射后，其色漸退；玻璃光澤。受硫酸作用時，表面會被腐蝕。

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生變形，當外力去除后能完全恢復到原始形狀的性質稱為彈性，這種可恢復的變形稱彈性變形。2、材料的塑性：材料在外力作用下產生變形，當外力去除后，有一部分變形不能恢復，這種性質稱為材料的塑性，這種不可恢復的變形稱為塑性變形。二、材料的變形彈性變形為可逆變形，其數值大小與外力成正比，其比例系數稱為彈性模量，材料在彈性變形范圍內，彈性模量為常數。彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個指標，彈性模量愈大，材料愈不易變形，彈性模量是結構設計的重要參數。塑性變形為不可逆變形。實際上，單純的彈性材料是沒有的，大多數材料在受力不大的情況下表現為彈性，受力超過一定限度后則表現為塑性，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.關于建筑材料塑性的說法正確的表述是()A.外力消除后恢復原狀,但局部有裂縫

B.外力消除后保持變形狀態(tài),且產生裂縫

C.外力取消后保持變形狀態(tài),不產生裂縫

D.外力取消后恢復原狀,不產生裂縫（二）材料的脆性與韌性1、材料的脆性：材料受外力作用，當外力達一定值時，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時無明顯的塑性變形，這種性質稱為脆性。2、材料的韌性：材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時產生較大的變形而不破壞，這種性質稱為韌性。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.