第一章 基本性质

第一章基本性质第1页，课件共15页，创作于2023年2月2两原子间相互作用力曲线第2页，课件共15页，创作于2023年2月3二、材料的强度和比强度

强度---试验强度:材料的试验强度是模拟实际结构或构件的形状、承受荷载的类型等在试验室条件下测得的材料强度。

根据荷载种类的不同，材料的强度主要有抗压强度、抗拉强度、抗弯（折）强度及抗剪强度。

比强度

等于材料的强度与表观密度的比值，是衡量材料轻质高强性能的主要指标。第3页，课件共15页，创作于2023年2月4钢材、木材和混凝土的强度比较第4页，课件共15页，创作于2023年2月5影响材料强度测试结果的试验条件有哪些？答：影响材料强度测试结果的因素很多，如小尺寸试件测试强度值高于大尺寸试件；加载速度快时测得的强度值高于加载速度慢时的；立方体试件测得值高于棱柱体试件；受压试件与加压钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润滑物时）测得的强度值高于有润滑作用的；表面平整试件的测得值高于表面不平整的等。第5页，课件共15页，创作于2023年2月6三、材料在荷载作用下的变形

材料在荷载作用下会产生变形，其变形的特征表现为材料的弹性和塑性。

(a)晶体材料(b)弹性体材料(c)细胞质材料各类材料的弹性变形

第6页，课件共15页，创作于2023年2月7弹性

---外力取消后能完全恢复到原来的形状和尺寸的性质，分为线弹性变形和非线弹性变形。塑性

---外力取消后材料仍保持变形后的形状与尺寸，并不产生裂缝的性质，这种不能恢复的变形称为塑性变形或永久变形。a)理想弹性体b)理想塑性体第7页，课件共15页，创作于2023年2月8

建筑钢材的应力-应变曲线混凝土的应力-应变曲线第8页，课件共15页，创作于2023年2月9四、材料的韧性和脆性韧性

---动荷载作用下，能吸收较多的能量，并产生较大塑性变形而不破坏的性能。

用冲击韧性值来表示，其值为材料在冲击荷载作用下单位冲断截面上所消耗的冲击功。

多数材料在低温条件下的韧性会急剧降低，所以在寒冷地区还应考虑材料在低温下的冷脆性。如铁路桥梁钢Q345qE在-40℃下的冲击功应不小于34J。第9页，课件共15页，创作于2023年2月10冲击韧性指标试验：第10页，课件共15页，创作于2023年2月11脆性

---材料在外力作用下不产生明显的塑性变形而突然破坏的性质。

特点是破坏时的变形值非常小，脆性材料的抗拉强度很低。砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、铸铁等均属于脆性材料。混凝土的抗压强度时其抗拉强度的8~12倍。第11页，课件共15页，创作于2023年2月12案例1：1878年6月，英国人用铸铁在北海的Tay湾上建造了全长3160m,单跨73.5m的跨海大桥，采用梁式桁架结构，在石材和砖砌筑的基础上采用铸铁管做桥面。结果建成不到两年，在一次台风袭击的夜晚，在台风加上火车冲击荷载作用下桥墩脆断、桥梁倒塌、车毁人亡。分析原因：主要是铸铁的桥墩在冲击荷载作用下发生脆断所造成的。从那之后，人们对钢材和铸铁进行了深入的性能比较研究，发现钢材不仅具有很高的抗压强度，同时也具有很高的抗拉强度和抗冲击韧性。从此之后，人们开始采用钢材建造桥梁，并逐步完善其结构设计和施工技术，不断刷新桥梁跨度的记录。第12页，课件共15页，创作于2023年2月13案例2：1912年，当时世界上最大的客船泰坦尼克号初航，不幸撞上冰山，35cm厚船钢板在水位线处像拉链拉开一样撕裂，海水排山倒海般涌向船内，约3小时后沉没。分析原因：1991年，深水机械人从4000米海底捞起一块泰坦尼克号上的钢板，冲洗掉沉积物，取了一块做抗压强度试验，强度比现代钢材还要高。为什么会沉呢？对其做钢材冲击韧性试验，发现钢材断裂时吸收的冲击功很低，是韧性差的脆性材料。化学分析表明，该钢材的含硫量高导致钢材的脆性增加。第13页，课件共15页，创作于2023年2月14五、硬度和耐磨性1、硬度：定义：材料表面抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。用途：在工程中可用硬度间接的推算材料的强度值。如混凝土的回弹值检测。＊钢材、混凝土、木材的硬度用钢球压入法。＊硬度大的材料表面抵抗磨耗性较强，但不宜加工。2、耐磨性：定义：材料表面抵抗磨损的能力。＊耐磨性与材料的硬度、强度及内部构造有关。＊地面、楼梯踏步、人行道、飞机跑道、水工建筑物、铁路钢轨等应考虑其耐磨性和硬度。第14页，课件共15页，创作于2023年2月15

材料的力学性质

抗压强度抗拉强度强度抗剪强度抗弯（折