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1、第二节 材料的力学性能,一、 材料强度,（一）材料的强度,1、定义：材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力。2、原理：当材料承受外力作用时，内部就产生应力。随着外力逐渐增加，应力也相应增大。直至材料内部质点间的作用力不能再抵抗这种应力时，材料即破坏，此时的极限应力值就是材料的强度。,3、分类,P,P,P,材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为：,式中：f材料的抗压、抗拉、抗剪强度，MPa P材料承受的最大荷载， A材料的受力面积，mm2,（二）强度等级,强度等级的定义： 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
2、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14级： C15、C20等;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,三、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、超高度建筑十分有利。,二、 弹性和塑性,材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变
3、形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。,三、 脆性和韧性,材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，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。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质称为韧性或冲击韧性。 问题：脆性材料和塑性材料的主要区别是什么？,第三节 材料的耐久性,耐久性： 是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自
4、然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。,化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。,砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料主要是由于化学作用引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而破坏。沥青材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变脆或开裂。,材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。例如处于冻融环境的工程，所用材料的耐久性以抗
5、冻性指标来表示。处于暴露环境的有机材料，其耐久性以抗老化能力来表示。,例1-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？例1-2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？例1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。,例1-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？解密度：表观密度：堆积密度：,V为材料的绝对密实体积V0为材料
6、的表观体积 (固、液、气）V0，为材料的堆积体积,对于含孔材料，三者的测试方法要点如下：测定密度时，需先将材料磨细，之后采用排出液体或水的方法来测定体积。测定表观密度时，直接将材料放入水中，即直接采用排开水的方法来测体积；测定堆积密度时，将材料直接装入已知体积的容量筒中，直接测试其自然堆积状态下体积。含水与否对密度、表观密度无影响，因密度、表观密度均是对干燥状态而言的。含水对堆积密度的影响则较复杂一般来说是使堆积密度增大。,例1-2 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？解石子的孔隙率P为：,石子
7、的空隙率P，为：,例1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165 MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解该石材的软化系数为:,由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。,课后思考题,1，新建的房屋保暖性差，到了冬季更甚，这是为什么？（提示：从导热系数的影响因素考虑）,5.材质相同的A、B两种材料，已知表观密度AB，则A材料的保温效果比B材料（ B ）。A .好 B .差 C .差不多,6.以下（ A ）不属于脆性材料。A .木材 B .普通陶瓷 C .石材,7.材料的孔隙率增加，特别是开孔孔隙增加时，会使材
8、料的（ B ）。A .抗冻、抗渗、耐腐蚀性提高 B .抗冻、抗渗、耐腐蚀性降低 C .密度、导热系数、软化系数提高D .密度、绝热性、耐水性降低,8.某材料孔隙率增大，孔多为封闭孔，导热性将（ A ）。A .减小 B .增大 C .不变,9.材料的比强度是指（ B ）。A .两材料的强度比 B . 强度与其表观密度之比 C .强度与其质量之比 D .强度与其体积之比,10.为提高材料的耐久性，可以采取的措施有（ D ）。A .降低孔隙率 B .改善孔隙特征 C .加保护层 D .以上都是,11.通常，材料的软化系数为（ A ）时，可以认为是耐水性材料。A . 0.85 B . 0.85 C . 0.75 D . 0.75,本 章 结 束,
