土木工程材料13材料的基本力学性质XQ

材料的强度材料的变形（一）

强度1、强度的定义：材料在外力作用下抵抗破坏的能力。2、分类计算：根据外力作用方式的不同，材料的强度分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等一、材料的强度和硬度a.压力b.拉力c.弯曲d.剪切材料受力示意图混凝土路面砖抗折强度试验混凝土路面砖抗压强度试验强度的计算

材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接由下式计算：

式中f——材料的抗压、抗拉或抗剪强度，MPa；

Fmax——材料破坏时的最大荷载，N；

A——受力截面面积，mm2。

对于抗弯强度，有两种计算方式。1）将抗弯试件放在两支点上,在试件中心施加一集中荷载，且试件截面为矩形时，抗弯强度（也称抗折强度）可用下式计算：

式中fm——抗弯强度，MPa；

Fmax——弯曲破坏时的最大荷载,N；

b，h

——试件横截面的宽和高,mm。

L——

两支点间的距离，mm。L=100mm。2）若在此试件跨距的三分点上加两个相等的集中荷载，抗弯强度按下式计算：

3、影响材料强度的因素1）材料的组成、结构与构造：材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的组成相同，其构造不同，强度也不一样。2）孔隙率与孔隙特征：材料的孔隙率愈大，则强度愈小。对于同一品种的材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。

强度孔隙率3）试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大。

4）加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。

5）试验环境的温度、湿度：

6）受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。4、强度等级：建筑材料常根据极限强度的大小，划分为不同的强度等级。如混凝土按抗压强度划分为C7.5～C60;水泥按抗压和抗折强度划分为32.5~62.5,砂浆按抗压强度划分为M2.5～M20六个等级,热轧钢筋按屈服强度和抗拉强度划分四级。强度和强度等级的区别与联系：区别：a.强度与强度等级的定义不同。强度是实测值，强度等级是人为规定的强度范围。

b.强度指的是材料的极限值，是唯一的，每一强度等级则包含一系列强度值。联系：某一材料强度等级的确定必须以其极限强度值为依据。5、比强度：材料的强度与其表观密度的比值（fc/ρo）。用于评价材料是否轻质高强。试题1.衡量材料轻质高强性能的重要指标是（）A.密度B.强度C.刚度D.比强度2.比较钢材、混凝土、钢筋混凝土三者的比强度（）A.钢材比强度最小B.混凝土比强度最大C.钢材比强度最大D.钢筋混凝土比强度最大（二）硬度：材料表面能抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。莫氏硬度（10级）－石材

1－滑石2－石膏3－方解石

4－萤石5－磷石灰6－正长石

7－石英8－黄玉9－刚玉

10－金刚石肖氏硬度－石材布氏硬度（HB）－钢材维氏硬度和韦氏硬度:铝合金化学组成为Mg3[Si4O10](OH)2，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。假六方片状单晶少见，一般为致密块状、叶片状、纤维状或放射状集合体。白色或各种浅色，条痕常为白色，脂肪光泽（块状）或珍珠光泽（片状集合体），半透明。摩氏硬度1，比重2.6-2.8。一组极完全解理，薄片具挠性。有滑感，绝热及绝缘性强。滑石莫氏硬度1石膏莫氏硬度15莫氏硬度66萤石饰品莫氏硬度95.7莫氏硬度199莫氏硬度292.6石英莫氏硬度421.4水晶紫水晶又名黄晶，英文名Topaz，来源于梵文Topus，意为“火”。集合体成粒状或块状。无色透明，或呈浅黄、浅蓝、浅绿和浅红等色；受长期日光照射后，其色渐退；玻璃光泽。受硫酸作用时，表面会被腐蚀。

斜方晶系斜方双锥晶类，摩氏硬度8，比重3.52-3.57，一组与柱面垂直的完全解理完全，断口亚贝壳状至参差状，性脆。具有强的热电性，莫氏硬度611黄玉莫氏硬度904莫氏硬度3915（一）材料的弹性和塑性1、材料的弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。2、材料的塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。二、材料的变形弹性变形为可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数称为弹性模量，材料在弹性变形范围内，弹性模量为常数。弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，弹性模量愈大，材料愈不易变形，弹性模量是结构设计的重要参数。塑性变形为不可逆变形。实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。弹性变形与塑性变形的区别在于，前者为可逆变形，后者为不可逆变形试题1.关于建筑材料塑性的说法正确的表述是()A.外力消除后恢复原状,但局部有裂缝

B.外力消除后保持变形状态,且产生裂缝

C.外力取消后保持变形状态,不产生裂缝

D.外力取消后恢复原状,不产生裂缝（二）材料的脆性与韧性1、材料的脆性：材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。2、材料的韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。试题1.下列材料中属于韧性材料的是()A.建筑钢材B.混凝土C.