一材料性能PPT课件
合集下载
《材料力学性能01》PPT课件
• 根据剪切应力互等的原理可知：xy=yx，
某点的应力状态由6个应力分量来决定
应变张量
xx xy xz ij = yx yy yx
zx zy zz 其中xy=yx，应变也由6个独立分量决定
受力体一点的应力状态 主平面与主应力状态：s1>s2>s3
应力张量的本质
力学描述
用任意相互垂直的三个平面截取P点，以截面法向为正方 向建立笛卡尔坐标系，得到三个截面上的应力分布的组合 ——应力张量。以此为基础，可以求得这个坐标系下任意 其他截面上的应力分布。
1986年1月28日：第二架航天飞机 “挑战者”号发射升空中爆炸失 事
2003年2月1日： “哥伦比亚”号 航天飞机降落时爆炸解体
二、教学目的
(1)熟悉材料在各种应力状态和不同环境 因素下的变形断裂行为及其微观机制；
(2)掌握各种力学性能指标的物理本质、 测试方法与应用，并进一步理解材料力学 性能与微观组织结构之间的相互关系；
塑性材料在拉伸时的力学性能： 对于没有明显屈服
阶段的塑性材料，用 名义屈服极限Rr0.2来 表示。
s
Rr 0.2
o 0.2%
3.塑性:k、k
0
Leabharlann Baidu
两个塑性指标:
伸长率:
Al1
l0 l0
10% 0
断面收缩率:
ZA0A110% 0 A0
某点的应力状态由6个应力分量来决定
应变张量
xx xy xz ij = yx yy yx
zx zy zz 其中xy=yx，应变也由6个独立分量决定
受力体一点的应力状态 主平面与主应力状态：s1>s2>s3
应力张量的本质
力学描述
用任意相互垂直的三个平面截取P点，以截面法向为正方 向建立笛卡尔坐标系，得到三个截面上的应力分布的组合 ——应力张量。以此为基础，可以求得这个坐标系下任意 其他截面上的应力分布。
1986年1月28日：第二架航天飞机 “挑战者”号发射升空中爆炸失 事
2003年2月1日： “哥伦比亚”号 航天飞机降落时爆炸解体
二、教学目的
(1)熟悉材料在各种应力状态和不同环境 因素下的变形断裂行为及其微观机制；
(2)掌握各种力学性能指标的物理本质、 测试方法与应用，并进一步理解材料力学 性能与微观组织结构之间的相互关系；
塑性材料在拉伸时的力学性能： 对于没有明显屈服
阶段的塑性材料，用 名义屈服极限Rr0.2来 表示。
s
Rr 0.2
o 0.2%
3.塑性:k、k
0
Leabharlann Baidu
两个塑性指标:
伸长率:
Al1
l0 l0
10% 0
断面收缩率:
ZA0A110% 0 A0
1-材料性能知识课件知识讲稿
RRB400级与HRB335成分相同，但强度高，性能不稳定，不适 宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。
直径6~40mm。
热轧钢筋属软钢。
(20MnSi)
2.1 钢 筋
2、钢丝 根据母材不同分为：
1）冷拔低碳钢丝： Φb HPB235加工而成（中强钢丝）
直径3、4、5mm，强度为800~1200MPa。
四）混凝土体积变形（收缩和膨胀等）
三、混凝土的弹性模量 四、混凝土特殊性能要求
1.2 混凝土 一、混凝土的强度（混凝土的强度指标）分为抗压强度和抗拉强度
1、混凝土强度等级---（立方体抗压强度划分）用符号fcu表示
混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。抗压强度是混凝土力学 性能中最主要和最基本的指标。 混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的。
2）高强钢丝：高碳钢线材加工而成，直径3~9mm ，
外形有光面Φp 、刻痕ΦI和螺旋肋ΦH三种，质量稳定。
3、钢绞线Φs有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 强度为 1470 ~1860MPa.
4、热处理钢筋ΦHT是将热扎钢筋牌号为40Si2Mn和 48Si2Mn通过 加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提 高，而延伸率降低不多。 热处理钢筋、高强钢丝和钢绞线属硬钢，只能用于预应力混凝土结构。 5、冷拉钢筋是由热轧钢筋和盘条在常温下经冷拉，超过其屈服强 度，然后卸载从而提高钢筋的抗拉强度，节约钢材。
直径6~40mm。
热轧钢筋属软钢。
(20MnSi)
2.1 钢 筋
2、钢丝 根据母材不同分为：
1）冷拔低碳钢丝： Φb HPB235加工而成（中强钢丝）
直径3、4、5mm，强度为800~1200MPa。
四）混凝土体积变形（收缩和膨胀等）
三、混凝土的弹性模量 四、混凝土特殊性能要求
1.2 混凝土 一、混凝土的强度（混凝土的强度指标）分为抗压强度和抗拉强度
1、混凝土强度等级---（立方体抗压强度划分）用符号fcu表示
混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。抗压强度是混凝土力学 性能中最主要和最基本的指标。 混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的。
2）高强钢丝：高碳钢线材加工而成，直径3~9mm ，
外形有光面Φp 、刻痕ΦI和螺旋肋ΦH三种，质量稳定。
3、钢绞线Φs有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 强度为 1470 ~1860MPa.
4、热处理钢筋ΦHT是将热扎钢筋牌号为40Si2Mn和 48Si2Mn通过 加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提 高，而延伸率降低不多。 热处理钢筋、高强钢丝和钢绞线属硬钢，只能用于预应力混凝土结构。 5、冷拉钢筋是由热轧钢筋和盘条在常温下经冷拉，超过其屈服强 度，然后卸载从而提高钢筋的抗拉强度，节约钢材。
建筑材料1绪论性能.ppt
2、空隙率：指材料在某容器的堆积体积中，颗粒之
间空隙体积所占比例
P' V0' V0 1 V0 (1 0' )100%
V0'
V0'
0
即D′＋ P′＝1 或 P′＝ 1－D′
(1 6)
（六）、材料的压实度与相对密度 1、压实度
指散粒材料被碾压或振压等的压实程度
Rd
0' m'
用游标卡尺或阿基米德原理测试
（三）、堆积密度 粉状、粒状 或纤维状材料在堆积状态下所
具有的的质量
0'
m V0’
(1 3)
式中 0，:材料的堆积密度(g／cm3或 kg／m3)；
m :材料在105℃烘干至恒重时的质量(kg)；
V0' :材料的堆积体积(m3） 用标准容器测试堆密度
（四）、材料的密实度与孔隙率 1 密实度
a)475kg b)476kg 解：设砂的干重为X kg 依题意：（500kg－X）/X＝5％ X＝500kg/(1+5%)=476kg 选b
（三）、耐水性
材料在长期饱和作用下不破坏，其强度 也不降低的性质
指标：耐水性用软化系数表示
K软＝
f饱 f干
(112)
f饱:材料在水饱和状态下的抗压强度（MPa) f干:材料在干燥状态下的抗压强度（MPa)
材料的性能ppt课件
回 火 tempering ： 淬 硬 钢 加 热 到 临 界
点A1以下预定的温度的热处理。通过松 弛淬火应力和使组织向稳定状态过度， 改善材料延性和韧性，使钢获得一定的 力学性能和稳定的几何尺寸；
26
.
1.3 工艺性能——热处理性能
退火annealing：软化材料的热处理，
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温 度，保温一定时间，然后缓慢冷却(随炉 冷却)，以获得接近平衡状态组织的热处 理工艺；
1.1 力学性能——硬度——布氏硬度
痕布
淬火钢球：用以测定硬度
氏 硬
<450的金属材料，硬度值用HBS表
度
示；
压
硬质合金球：用以测定硬
度在450～650之间的材料，其硬度
值用HBW表示；
➢如：120HBS表示用淬火钢球测得的布氏硬度值为
120；
➢优缺点：较高的测量精度，反映材料的平均性能，
与11 σ0.2.有存在一定的经验关系；不能测定高硬度材料。
石圆锥体； 应用：一般淬火钢件。
➢优点：操作迅速、简便，可由表盘上
直接读出硬度值，可测较薄工件；
➢缺点：精度较差，硬度值波动较大。
13
.
1.1 力学性能——硬度——维氏硬度
14
.
与布氏法相似；
金刚石四棱锥体；
正方形压痕；
根据对角线平均长度查表，获得硬度值。
点A1以下预定的温度的热处理。通过松 弛淬火应力和使组织向稳定状态过度， 改善材料延性和韧性，使钢获得一定的 力学性能和稳定的几何尺寸；
26
.
1.3 工艺性能——热处理性能
退火annealing：软化材料的热处理，
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温 度，保温一定时间，然后缓慢冷却(随炉 冷却)，以获得接近平衡状态组织的热处 理工艺；
1.1 力学性能——硬度——布氏硬度
痕布
淬火钢球：用以测定硬度
氏 硬
<450的金属材料，硬度值用HBS表
度
示；
压
硬质合金球：用以测定硬
度在450～650之间的材料，其硬度
值用HBW表示；
➢如：120HBS表示用淬火钢球测得的布氏硬度值为
120；
➢优缺点：较高的测量精度，反映材料的平均性能，
与11 σ0.2.有存在一定的经验关系；不能测定高硬度材料。
石圆锥体； 应用：一般淬火钢件。
➢优点：操作迅速、简便，可由表盘上
直接读出硬度值，可测较薄工件；
➢缺点：精度较差，硬度值波动较大。
13
.
1.1 力学性能——硬度——维氏硬度
14
.
与布氏法相似；
金刚石四棱锥体；
正方形压痕；
根据对角线平均长度查表，获得硬度值。
第一章 材料力学性能PPT课件
有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服
点S，难于确定开始塑性变形的最低应
力值，因此，规定试样产生0.2%残余应
力值为该材料的条件屈服强度，以σ0.2
表示。
9
金属材料的力学性能
强度
试验阶段划分
（2）es──屈服阶段
屈服强度（屈服极限） 在S点，出现近似水平线段，这表示 拉力虽然不加，但变形仍在进行，此 时若卸载，试样的变形不能全部消失， 将保留一部分残余的变形。这种不能 恢复的残余变形，叫做塑性变形。 σs即表示材料在外力作用下开始产 生塑性变形的最低应力，表示材料抵 抗微量变形的能力。
非晶体的原子则是无规律、无次序地堆聚在一起的。如玻璃、松香、 沥青。
为了便于分析各种晶体中的原子排列规律及集合形状，通常把晶体中 的原子假象为几何结点，并用直线从其中心连接起来，使之构成一个 空间格子。表示晶体中原子排列形式的空间格子，称为“晶格”。
16
提问与解答环节
Questions And Answers
13
金属材料的力学性能
问题1
在拉伸试验中，什么时候会出现缩颈现象？如果试样 没有出现缩颈，是否意味着试样没有产生塑性变形？
塑性任何材料就具备，例如铸铁，在拉伸试验中，灰铸铁显示出来 的形线是曲线，它变形有塑性变形（很少，基本可忽略）又有脆性 变形（大部分都是），其实即使是脆性材料塑性变形也是存在的， 只是较少，基本忽略罢了。 球墨铸铁在拉伸试验中显示的形性是直线，且试样断裂后没有出现 颈缩，但仍有微量的塑性变形。
材料的性能PPT课件
性能要求
不同的工程应用对材料性能有不同的要求。例如，对于结构材料，要求其具有良 好的力学性能、耐腐蚀性能等；对于功能材料，要求其具有特定的物理或化学性 能，如光电性能、磁性能等。
材料性能的研究方法
01
实验方法
通过实验手段对材料的各种性能进行测试和表征，如拉伸试验、硬度测
试、化学分析等。
02
理论方法
塑性
金属材料在载荷作用下，产生塑 性变形（永久变形）而不破坏的 能力。
硬度与韧性
硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 。
韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。
疲劳与蠕变
疲劳
材料在交变应力作用下发生的性能变化。
蠕变
材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。
03
材料的物理性能
偏析
合金在凝固过程中，由于溶质在固液相中的再分配，导致铸件化学成 分和组织的不均匀性。偏析会影响铸件的力学性能和耐蚀性等。
锻造性能
可锻性
金属在锻造过程中经受塑性变形而不破裂的能力。可锻性好的金 属易于锻造出形状复杂、力学性能良好的锻件。
锻造温度范围
金属开始锻造到终锻之间的温度区间。温度范围越宽，金属的塑性 越好，变形抗力越小，越有利于锻造加工。
热学性能
01
02
03
热容
不同的工程应用对材料性能有不同的要求。例如，对于结构材料，要求其具有良 好的力学性能、耐腐蚀性能等；对于功能材料，要求其具有特定的物理或化学性 能，如光电性能、磁性能等。
材料性能的研究方法
01
实验方法
通过实验手段对材料的各种性能进行测试和表征，如拉伸试验、硬度测
试、化学分析等。
02
理论方法
塑性
金属材料在载荷作用下，产生塑 性变形（永久变形）而不破坏的 能力。
硬度与韧性
硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 。
韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。
疲劳与蠕变
疲劳
材料在交变应力作用下发生的性能变化。
蠕变
材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。
03
材料的物理性能
偏析
合金在凝固过程中，由于溶质在固液相中的再分配，导致铸件化学成 分和组织的不均匀性。偏析会影响铸件的力学性能和耐蚀性等。
锻造性能
可锻性
金属在锻造过程中经受塑性变形而不破裂的能力。可锻性好的金 属易于锻造出形状复杂、力学性能良好的锻件。
锻造温度范围
金属开始锻造到终锻之间的温度区间。温度范围越宽，金属的塑性 越好，变形抗力越小，越有利于锻造加工。
热学性能
01
02
03
热容
1材料的性能
韧脆转变温度 • 材料的冲击韧性随温度 下降而下降。 • 在某一温度范围内冲击 韧性值急剧下降的现象 称韧脆转变。
发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。 材料的使用温度应
? 韧脆转变温度。 高于
建造中的Titanic 号
TITANIC
TITANIC的沉没
与船体材料的质量
直接有关
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图） 的冲击试验结果
弹性模量E： 低于比例极限的应力与相应应变的比值称为 弹性模量。 注：
R E tg （MPa） e
弹性模量E的大小主要取决于材料的本性，
基本不受热处理、合金化、冷热加工方式等影响。
随温度升高而逐渐降低。
刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量E。（即衡量材料产生 变形难易程度的指标。）。
• 58HRC 符号HR前面的数字为硬度值， 后面为使用的标尺。
洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围
广，可用于成品件的检验。
缺点：测量结果分散度大，重复性差
3、维氏硬度
将两相对面夹角136o的正四棱锥体的金刚石压 头，用选定的试验力压入试样表面，保持规定时间 后，卸除试验力，测量压痕对角线平均长度d。试 验力除以压痕表面积所得商即为维氏硬度。
二、锻造性能
锻造性 适应能力。 金属材料用锻压加工方法成形的
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、要求一定的 极限强度，即
3、伸长率、冷弯性能要 求
使结构破坏， 不会因钢筋拉
断而倒塌。在 抗震结构中
，要求其屈
强比≤0.8
伸长率 ：
反映衡量钢筋塑性性能的一个 指标，伸长率越大，塑性越好
l2 l1 100 %
l1
150
l1 5d l1 10d
冷弯性能： 是检验钢筋塑性的另一种方法，可反映钢材脆化
在达到屈服强度之后，由于试件发 生明显的塑性压缩，截面积增大， 因而难以给出明确的抗压极限强度 。
2、强度取值 强度标准值取值依据： 屈服强度下限值。
钢筋强度标准值fyk
？
1、超过屈服点
后，将产生过
取具有95%的保证率的屈服强度值大的应变，使
构件变形和裂
极限强度作为安全储备，是检验 缝宽度过大
钢筋质量的另一强度指标。
普通低合金 在低碳钢中，加入少Mn、
钢 (合金元素总
Si，铌、钛、钒、铬等合 金元素，提高钢材的强度
含量< 5%）
和保持一定的延性。
随着含碳量的增加，钢筋的强度提高，塑性 降低。
热轧钢筋
按加工工艺 和力学性能
冷加工钢筋
热处理钢 筋
按表面形状
中、高强钢丝和钢绞 光线面钢筋
变形钢筋
钢筋表面形状取决于钢筋的强 度
光 HPB235 8~20 235 370 25 圆 钢 筋
180° d=a
热 HRB335 6~50 335 490 16
轧
带
肋 HRB400 6~50 400
570
14
钢
筋 RRB400 8~40 400 570 12
180° d=3a
180° d=4a 180°
d=4a d=5a d=7a
d=6a
4、热轧钢筋－ 曲线的数学
模型
规
范
εsu=0.01
模
型A模型采用了两点简化
1、应力小于屈服点应力时－为直线关系
2、不利用应力强化阶段。超过屈服应力点后处于流幅内。
（二）、钢丝、热处理钢筋
1、受拉－ 曲线
(N/mm2) b 0.2
o
0.2%
1）名义屈服点
2）条件屈服强 度0.2的定义： 相应于残余应
光面钢筋
螺纹钢筋
人字纹钢筋
月牙纹钢筋
热轧钢筋 将碳素钢和普通低合金钢在高温下轧 制而成。
1 、 HPB235 ： Hot rolled plain steel bars for the
reinforcement of concrete.（光圆）235指该种钢筋的屈服强度
标准值。fyk=235N/mm2； 2、HRB335：Hot rolled ribbed steel bars for the reinforcement of concrete.（带肋）fyk=335N/mm2；提倡用 此钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋 3、 HRB400：fyk=400N/mm2（旧Ⅲ级为 fyk=370N/mm2）（带肋）； 4、RRB400(余热处理钢筋)：Remained heat
变 = 0.2%时
的应力
2、设计强度取 值 强度标准值取值依据：
取条件屈服强度
作为强度设计依据。
0.2
规范取值 0.2=0.85 b
RRB410、0）受拉－ 曲线
(N/mm2)
ft 流幅
fy
b a
c
o
比例极限 屈服强度 极限强度
d e
源自文库
oa－弹性阶段 bc－屈服阶段
cd－强化阶段 de －颈缩阶段 a－比例极限 b－屈服强度 d－极限强度
受压－ 曲线
钢筋的受压性能在到达屈服强度之 前与受拉时的应力应变规律相同， 其屈服强度也与受拉时基本一样。
treatment ribbed steel bars for the reinforcement of concrete.
注意： 1、等级代号 2、等级表示符号 3、直径范围及常用直径 4、外形
冷加工钢筋 常温下采用某种工艺对某些等级的热轧钢 筋进行加工而成。
热处理钢筋 是对某些特定型号的热轧钢筋进行加热、 淬火和回火等工艺处理，使钢筋其强度大 幅度提高，但塑性降低率不多得到的钢筋 。
第二章
钢筋混凝土材料
的物理力学性能
主要内容及要求
1．钢筋 (1)熟悉钢筋的品种和级别。 (2)掌握钢筋的应力一应变全曲线特性及其数学模型。 (3)了解钢筋的冷加工性能以及混凝土结构对钢筋性能的要求。 2．混凝土 (1)熟悉混凝土的立方体强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及相互间的
关系。 (2)掌握单轴向受压下混凝土的应力一应变全曲线及其数学模型。 (3)熟悉混凝土弹性模量、变形模量的概念。 (4)了解重复荷载下混凝土的疲劳性能以及复合应力状态下混凝土强度的
的倾向。将直径为d的钢筋浇过直径为D的钢辊 弯成一定角度，而不发生断裂、裂缝或起层。
弯心直径 冷弯角度
α d
热轧钢筋的力学及工艺性能
品 强度等级 公称直 屈服点 抗拉强 伸长率 冷弯
种 代号
径
σs
度σb δ5（%）
（mm） （Mpa） （Mpa）
反向弯曲 正弯45° 反弯23°
不小于
d=弯心直径
a=钢筋公称直径
1.1 钢筋
一、钢筋成分、品种、级别 二、钢筋的强度和变形
三、钢筋的冷加工和热处理 四、钢筋混凝土构件对钢筋的性能要求 五、钢筋的选用原则
一、钢筋成分、品种、级别
碳素结构 钢（含碳量 按化学成分 在0.8%以下）
低碳钢含碳量 ≤中0碳.25钢% 含碳量 0.25%~0.6%
高碳钢含碳量0.65%~1.4%
中、高强钢丝和钢绞线
是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不 同又分为冷拔低碳钢丝和碳素钢丝，钢 丝可刻痕(刻痕钢丝)和铰成钢绞线，故 钢丝有： 冷拉低碳钢丝 φb
碳素钢丝
φs
刻痕钢丝
φk
钢绞线
φj
二、钢筋的强度和变形 钢筋力学性能四项指标：
屈服强度； 极限强度； 伸长率； 冷弯性能。
（一）、热轧钢筋（HPB235、HRB335、HRB400、
概念。 (5)熟悉混凝土徐变、收缩的概念。 3．钢筋与混凝土的粘结性能 (1)掌握粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布、粘结应力与相对
滑移的关系等概念。 (2)掌握基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。
第二章 钢筋混凝土材料的力学性 能
1.1 钢筋 1.2 混凝土 1.3 钢筋与混凝土之间的粘结 1.4 保证可靠粘结的具体构造措施 1.5 砼对钢筋的保护作用 1.6 砼结构的环境类别