23-建筑材料的力学性质

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,2.3,、材料的力学性质,材料的力学性能,，就是指材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏和变形的能力。,1.,材料的强度,材料的强度是材料在外力作用下,抵抗破坏的能力（不破坏时能承受的最大应力）,。,根据外力作用方式的不同，材料强度有,抗拉、抗压、抗剪、抗弯强度,等。,抗压,抗拉,抗剪,抗弯,第,1,页,/,共,17,页,材料在建筑物上所承受的力，主要有拉力、压力、弯曲力及剪应力等。材料抵抗上述外力破坏的能力，分别称为抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。静力强度的分类和计算公式,见表,1.3,。,大部分建筑材料，根据极限强度的大小，可划分为若干不同的强度等级。,材料的强度与材料本身的组成、结构和构造等有很大关系。钢材的抗拉、抗压强度都很高，,如表,1.4,所示,。,第,2,页,/,共,17,页,材料的强度,抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：,式中：,f,材料强度，,MPa,；,Fmax,材料破坏时的最大荷载，,N,；,A,试件受力面积，,mm2,。,抗弯强度的计算：,中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：,式中：,f,w,材料的弯强度，,MPa,；,F,max,材料受弯破坏时的最大荷载，,N,；,A,试件受力面积，,mm,2,；,L,、,b,、,h,两支点的间距，试件横截面的宽及高，,mm,。,第,3,页,/,共,17,页,静力强度分类,强度类别,举例,计算式,附注,抗压强度,f,c,(MPa),f,c,=F/A,F,破坏荷载,(N),A,受荷面积,(mm,2,)l,跨度,(mm),b,断面宽度,(mm),h,断面高度,(mm),抗拉强度,f,t,(MPa),f,t,=F/A,抗剪强度,f,v,(MPa),f,v,=F/A,抗弯强度,f,tm,(MPa),f,tm,=3Fl/(2bh,2,),第,4,页,/,共,17,页,钢材、木材和混凝土的强度比较,材料,表观密度,0,（,kg/m,3,）,抗压强度,f,c,（,MPa,）,比强度,f,c,/,0,普通混凝土,2400,29.4,0.012,低碳钢,7860,415,0.053,松木,500,34.3(,顺纹,),0.069,第,5,页,/,共,17,页,2.3,、材料的力学性质,抗压强度测试,四点弯曲试验,第,6,页,/,共,17,页,抗压试验,第,7,页,/,共,17,页,拉伸试验视频演示,第,8,页,/,共,17,页,钢材拉伸的应力应变曲线,4,1,2,3,5,(F/A),弹性阶段,塑性阶段,应变硬化,断裂,极限拉伸强度,斜率,=,E,弹性区,斜率,=,弹性模量,屈服强度,塑性区,极限拉伸强度,应变硬化,断裂,颈缩,屈服强度,断裂强度,第,9,页,/,共,17,页,2,，材料的强度等级,大多数建筑材料根据其,极限强度,的大小，把材料划分为若干不同的等级，称为材料的强度等级；,材料强度等级划分的标准：,a),脆性材料,主要根据其,抗压强度,来划分强度等级，如混凝土、水泥、粘土砖等；,例：混凝土的强度等级划分为,9,级：,C15,，,C20C55,;,b),韧性材料,主要根据其,抗拉强度,来划分强度等级，如钢材等；,如钢材分为,Q195,215,235,255,275,等；,第,10,页,/,共,17,页,3,，比强度,比强度：是指材料的,强度与其表观密度,的比值；,比强度的意义：,（,1,）衡量材料,轻质高强,性能的一项重要指标；,（,2,）选用比强度高的材料或者提高材料的比强度，对大跨度、高高度建筑十分有利；,普通混凝土、低碳钢、松木的比强度分别为,0.012,，,0.053,，,0.069,。,第,11,页,/,共,17,页,2.3,、材料的力学性质,2.,弹性和塑性,卸载后材料的变形行为：,变形可完全恢复,变形不可恢复或部分恢复,第,12,页,/,共,17,页,材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质，称为,弹性,。,这种当外力取消后瞬间即可完全消失的变形，称为,弹性变形,。,这种变形属于可逆变形，其数值的大小与外力成正比。其比例系数,E,称为,弹性模量,。,第,13,页,/,共,17,页,2.3,、材料的力学性质,3.,脆性,和韧性,材料在外力作用下，达到一定程度时，,突然发生破坏，并无明显的塑性变形,，材料的这种性质称为脆性。,大部分,无机非金属材料均属脆性材料,，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。,脆性材料的特点是,塑性变形小,，,抗冲击和振动荷载的能力差,，,抗压强度高而抗拉,。,第,14,页,/,共,17,页,2.3,、材料的力学性质,3.,脆性和,韧性,材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，,并产生较大变形而不发生破坏,，材料的这种性质称为韧性。,如钢材、木材、橡胶等。,脆性材料的特点是,塑性变形大,，,抗冲击和振动荷载的能力好,，,抗压和抗拉都高,。,第,15,页,/,共,17,页,硬度,是材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。硬度的测定方法有,刻划法,和,压入法,。,按,刻划法,，材料的硬度可划分为,110,级,(,莫氏硬度,),。木材、混凝土、钢材等的硬度常用,钢球压入法,测定（布氏硬度,HB,）。,耐磨性,是材料表面抵抗磨损的能力，常用磨损率表示：,4,材料的硬度和耐磨性,第,16,页,/,共,17,页,本节结束,再见！,第,17,页,/,共,17,页,