2-3 建筑材料的力学性质.ppt

第二章材料的基本性质 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 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 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 fw 材料的弯强度 MPa Fmax 材料受弯破坏时的最大荷载 N A 试件受力面积 mm2 L b h 两支点的间距 试件横截面的宽及高 mm 静力强度分类 钢材 木材和混凝土的强度比较 2 3 材料的力学性质 抗压强度测试 四点弯曲试验 抗压试验 拉伸试验视频演示 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 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 C20 C55 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 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 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 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 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 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 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1 10级 莫氏