23-建筑材料的力学性质.pptx

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。抗压抗拉抗剪抗弯第1页/共17页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。第2页/共17页 材料的强度抗压强度、抗拉强度、抗剪强抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：度的计算：式中：式中：f材料强度，材料强度，MPa；Fmax材料破坏时的最材料破坏时的最大荷载，大荷载，N；A试件受力面积，试件受力面积，mm2。抗弯强度的计算：抗弯强度的计算：中间作用一集中荷载，对矩中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：式计算：式中：式中：fw材料的弯强度，材料的弯强度，MPa；Fmax材料受弯破坏时的材料受弯破坏时的最大荷载，最大荷载，N；A试件受力试件受力面积，面积，mm2；L、b、h 两两支点的间距，试件横截面的宽及支点的间距，试件横截面的宽及高，高，mm。第3页/共17页静力强度分类静力强度分类 强度类别 举例 计算式 附注 抗压强度fc(MPa)fc=F/AF破坏荷载(N)A受荷面积(mm2)l跨度(mm)b断面宽度(mm)h断面高度(mm)抗拉强度ft(MPa)ft=F/A抗剪强度fv(MPa)fv=F/A抗弯强度ftm(MPa)ftm=3Fl/(2bh2)第4页/共17页钢材、木材和混凝土的强度比较钢材、木材和混凝土的强度比较 材料 表观密度0（kg/m3）抗压强度fc（MPa）比强度fc/0 普通混凝土 240029.40.012低碳钢 78604150.053松木 50034.3(顺纹)0.069第5页/共17页2.3、材料的力学性质抗压强度测试四点弯曲试验第6页/共17页抗压试验第7页/共17页拉伸试验视频演示第8页/共17页 钢材拉伸的应力应变曲线 41235(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第9页/共17页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，C20C55;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；第10页/共17页3 3，比强度，比强度，比强度，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。第11页/共17页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：u变形可完全恢复u变形不可恢复或部分恢复第12页/共17页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。第13页/共17页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。第14页/共17页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。第15页/共17页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110级(莫氏硬度)。木材、混凝土、钢材等的硬度常用钢球压入法测定（布氏硬度HB）。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，常用磨损率表示：4 材料的硬度和耐磨性材料的硬度和耐磨性第16页/共17页本节结束本节结束 再见！再见！第17页/共17页