材料的力学性质材料的强度与强度等级材料的弹性和塑性材料脆性.ppt

*****2.3材料的力学性质2.3.1材料的强度与强度等级强度、强度等级、比强度2.3.2材料的弹性和塑性弹性和塑性2.3.3材料脆性和韧性脆性、韧性2.3.4材料硬度和耐磨性硬度、耐磨性2.3.1材料的强度与强度等级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。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。在工程上，通常采用破坏性试验对材料的强度进行实测。将材料试件用试验机按规定方法施加外力（荷载）直至破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值，计算材料的强度，亦即静力强度。根据外力作用方式的不同，材料的（静力）强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。材料的抗拉强度（图a）、抗压强度（图b）、抗剪强度（图d）的计算公式：式中 f--材料强度，MPa

F--材料破坏时的最大荷载，N

A--受力面积，mm2材料的抗弯（抗折）强度（图C）与受力情况有关，一般试验方法是将条形试件放在两支点上，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--材料的抗弯强度，MPa

F---材料受弯破坏时的最大荷载，N

L---两支点的间距，mm

b、h---试件横截面的宽及高，mm几种常用材料的强度材料强度（MPa）材料强度（MPa）抗压抗拉抗弯抗压抗拉抗弯花岗岩120.0~250.05.0~8.010.0~14.0松木(顺纹)30.0~50.080.0~120.060.0~100.0粘土砖7.5~15.0---1.8~2.8建筑钢230.0~600230.0~600---普通混凝土7.5~60.01.0~4.01.5~6.0砖、混凝土等脆性材料，其抗压强度最高，抗拉强度最低，抗弯及抗剪强度也较低，故脆性材料主要用于承受压力的构件；钢材等塑性材料的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度大致相等，它们即可承受压力也可承受拉力及弯曲。抗压强度示例试件（试块）f=F/A上压板下压板FF抗拉强度试验抗折（弯）强度试验抗拉强度、抗折(弯)强度试验示例两支柱集中荷载受折（弯）试件受拉试件上夹头下夹头FFA影响强度的主要因素材料的组成、结构、构造。孔隙率。孔隙率增加，强度降低。含水率。含水率增加，强度降低。温度。温度升高，强度降低。试件尺寸。试件尺寸大，强度降低。试件形状。试件的表面状态。加荷速度。加荷速度越快，强度降低。1bar=1巴=0.1MPa;1kgf/cm2=0.098MPa=0.1MPa；1N/m2=1Pa,1N/mm2=1MPa;2.强度等级根据极限强度的大小，将建筑材料划分为不同的强度等级。脆性材料主要按抗压强度划分强度等级；塑性材料与韧性材料按抗拉强度划分强度等级。如混凝土按抗压强度划分为C7.5，C10，C15，C20，…，C75，C80等16个强度等级；普通水泥划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R等强度等级。碳素结构钢按抗拉（屈服）强度划分为Q195，Q215，Q235，Q275等强度等级。将材料划分为不同的强度等级，对掌握材料的性能，合理选用材料，正确进行设计和控制工程质量，十分重要。3.比强度比强度是指材料强度与其表观密度之比。比强度是反映材料轻质高强的物理量。值越大，材料越轻质高强。选用比强度大的材料或提高比强度，对增加建筑物的高跨度、减轻结构自重、降低造价具有重要的意义。钢材、木材和混凝土的强度及比强度比较材料表观密度ρ0(kg/m3)抗压强度fC/(MPa)比强度ρ0/fC低碳钢78504150.053松木50034.3(顺纹)0.069普通混凝土240029.40.0122.3.1材料的弹性与塑性1.材料的弹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。这种能完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。弹性变形属可逆变形。材料在弹性变形范围内，其应力σ与应变ε的比值称为材料的弹性模量E。σ—材料的应力（MPa）ε----材料的应变E----材料的弹性模量（MPa）E是衡量材料变形能力的指标，E越大，材料越不易变形。混凝土强度等级C10C15C20C