结构材料学
建筑结构学
建筑结构学
建筑结构学是一门研究建筑物结构设计和分析的学科，它涉及到建筑的力学、材料科学、工程学等多个领域。
以下是关于建筑结构学的一些基本介绍：
1. 建筑结构的分类：建筑结构可以分为多种类型，如框架结构、砖混结构、钢结构、木结构等。
每种结构类型都有其独特的特点和适用范围，设计师需要根据建筑物的功能、地理位置、预算等因素来选择合适的结构类型。
2. 结构设计原则：建筑结构设计的基本原则是确保建筑物的安全性、稳定性和耐久性。
设计师需要考虑各种载荷情况，如自重、风载荷、地震载荷等，并根据这些载荷来计算和设计建筑物的结构。
3. 材料选择：建筑结构中使用的材料包括混凝土、钢材、木材、砖石等。
材料的选择需要考虑其力学性能、耐久性、可加工性、成本等因素。
4. 结构分析方法：建筑结构分析的方法包括静力分析、动力分析、有限元分析等。
这些方法可以帮助设计师评估建筑物在不同载荷下的响应，从而优化结构设计。
5. 建筑结构规范：为了确保建筑物的安全性和可靠性，各国都制定了相应的建筑结构规范和标准。
设计师需要遵循这些规范和标准进行结构设计。
总之，建筑结构学是一门复杂而重要的学科，它涉及到建筑物的安全、稳定和耐久性。
通过深入研究建筑结构学，我们可以设计出更加坚固、美观和可持续的建筑物。
材料力学结构设计知识点总结
材料力学结构设计知识点总结在材料力学结构设计领域，掌握一系列的知识点是非常重要的。
这些知识点可以帮助工程师们更好地理解材料的力学性质，并设计出更加稳定和高效的结构。
本文将对一些关键的材料力学结构设计知识点进行总结。
1. 材料的力学性质1.1 弹性模量：弹性模量是衡量材料抵抗外力变形的能力的物理量。
它描述了材料在受到外力作用后的应力和应变关系。
常见的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和泊松比等。
1.2 抗拉强度：抗拉强度是材料能够承受的最大拉伸力。
它是衡量材料抵抗拉伸变形能力的重要指标。
1.3 延伸率：延伸率是材料在受到拉伸力作用下能延展的程度。
它表示材料能够在拉伸过程中产生的应变。
1.4 硬度：硬度是材料抵抗局部压力的能力。
常用的硬度测试方法包括洛氏硬度和布氏硬度等。
2. 材料的疲劳性能2.1 疲劳强度：疲劳强度是指材料在长期受到交变载荷作用下能够承受的最大应力。
它是衡量材料抵抗疲劳破坏的能力的重要指标。
2.2 疲劳寿命：疲劳寿命是指材料在一定载荷作用下能够承受的循环次数。
了解材料的疲劳寿命可以帮助工程师预测结构的使用寿命。
2.3 疲劳裂纹扩展：疲劳裂纹扩展是指在疲劳载荷作用下，由于应力集中或者材料缺陷导致的裂纹逐渐扩展。
对疲劳裂纹扩展进行研究可以提高结构的疲劳寿命。
3. 结构设计方法3.1 单材料结构设计：单材料结构设计是指使用一种材料进行结构设计。
在设计过程中，需要综合考虑材料的力学性能、制造工艺和成本等因素。
3.2 复合材料结构设计：复合材料结构设计是指使用多种材料进行结构设计。
复合材料具有高强度、高刚度和轻质等优良性能，在设计过程中需要考虑不同材料的相互作用和界面效应。
3.3 结构优化设计：结构优化设计是指通过调整结构参数，使得结构在给定约束条件下具有最佳的性能。
常用的优化方法包括参数优化和拓扑优化等。
4. 结构力学分析4.1 静力学分析：静力学分析是研究结构在静力平衡下的力学行为。
通过计算结构的受力情况和应力分布，可以评估结构的强度和稳定性。
木结构建筑材料学复习资料
木结构建筑材料学复习资料木结构建筑材料学复习资料木结构建筑是一种古老而又经典的建筑形式，它以木材作为主要的结构材料，具有独特的美感和环保的特点。
木结构建筑材料学是研究木材在建筑中的应用和性能的学科，它涉及到木材的种类、性质、加工工艺和保护等方面。
下面将从几个方面介绍木结构建筑材料学的复习资料。
一、木材的种类和性质木材是指来自树木的材料，根据木材的来源和性质，可以分为软木、硬木和人工板材等几类。
软木是指来自树皮下层的材料，它具有轻、柔软和隔热的特点，适用于制作隔音材料和软木地板等。
硬木是指来自树干的材料，它具有坚硬、耐磨和美观的特点，适用于制作家具和地板等。
人工板材是指通过加工原木制成的板材，如胶合板、刨花板和纤维板等，它们具有均匀、稳定和易加工的特点，适用于制作家具和装饰材料等。
木材的性质是指木材在力学、物理和化学等方面的特性。
力学性质包括抗压强度、抗弯强度和抗拉强度等，它们决定了木材在承受力学载荷时的性能。
物理性质包括密度、湿度和导热性等，它们决定了木材的重量、吸湿性和隔热性能。
化学性质包括耐腐蚀性、耐虫性和耐火性等，它们决定了木材在特殊环境下的耐久性和安全性。
二、木材的加工工艺木材的加工工艺是指将原木加工成木材制品的过程，主要包括锯材、干燥和防腐等环节。
锯材是将原木切割成所需尺寸和形状的过程，主要有手工锯材和机械锯材两种方式。
干燥是将湿度较高的木材通过热风或真空等方式除湿的过程，以提高木材的稳定性和防止变形。
防腐是为了延长木材的使用寿命和防止腐朽、虫害等现象，主要有化学防腐和物理防腐两种方法。
三、木材的保护和维护木材的保护和维护是为了保持木材的原始性能和延长使用寿命。
保护木材的方法主要有防水、防火和防虫等措施。
防水是为了防止木材受潮和腐朽，可以通过涂刷防水涂料或使用防水胶合板等方式实现。
防火是为了提高木材的耐火性能，可以通过涂刷防火涂料或使用防火板等方式实现。
防虫是为了防止木材受虫害，可以通过涂刷防虫涂料或使用防虫剂等方式实现。
材料力学、结构力学、弹性力学异同点
材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。
材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。
包括两大部分：一部分是材料的力学性能的研究，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。
杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲的梁和受扭转的轴等几大类。
杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。
杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。
在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为三类：线弹性问题。
在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。
对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力)，可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力)，然后将这些变形（或内力）叠加，从而得到最终结果。
几何非线性问题。
若杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡，而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。
这样，力和变形之间就会出现非线性关系，这类问题称为几何非线性问题。
物理非线性问题。
在这类问题中，材料内的变形和内力之间（如应变和应力之间）不满足线性关系，即材料不服从胡克定律。
在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理失效。
解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂－恩盖塞定理或采用单位载荷法等。
结构力学它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。
结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应作用下的响应，这些效应包括外力、温度效应、施工误差、支座变形等。
主要是内力——轴力、剪力、弯矩、扭矩的计算，位移——线位移、角位移计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应——自振周期、振型的计算。
一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。
材料学考研科目
材料学考研科目材料学考研科目主要包括材料科学基础和专业知识两个方面。
一、材料科学基础材料科学基础是材料学考研科目的基础部分，主要包括材料结构与性能、材料热力学与相图、晶体学与晶体缺陷、物理性能测试与分析方法等内容。
1. 材料结构与性能：考察材料的基本结构、晶体结构和非晶态结构与其性能之间的关系。
包括晶体的几何结构和对称性、晶体缺陷与性质、非晶态和纳米材料的结构与性能等。
2. 材料热力学与相图：考察材料的相变规律、热力学性质及其在材料加工和应用中的应用。
包括材料的相图、固液相变、固化学反应、平衡相变、非平衡相变等。
3. 晶体学与晶体缺陷：考察晶体学的基本原理和晶体缺陷对材料性能的影响。
包括晶体的晶体学坐标与结构描述、晶格常数计算、晶粒的晶体取向等。
4. 物理性能测试与分析方法：考察常见材料的物理性能测试方法以及相关的分析技术。
包括材料的力学性能测试、热学性能测试、电学性能测试等，以及常用的材料分析方法和表征技术。
二、专业知识专业知识是材料学考研科目的重点部分，主要包括材料学专业基础知识和研究前沿知识。
1. 材料学专业基础知识：包括材料基础知识、材料的制备与加工技术、材料性能与应用、材料的组织与性能关系等。
主要考察考生对材料学核心概念和基本原理的理解和运用能力。
2. 研究前沿知识：考察考生对材料学研究领域的最新进展和研究热点的了解。
包括材料技术、材料设计与计算、材料的多尺度、多场耦合模拟等。
考生需对相关领域的研究方法、技术和理论有一定的了解和掌握。
除了基础知识和专业知识，材料学考研科目还会考察考生的问题解决能力、综合运用知识的能力以及科学文献阅读和科研论文写作能力。
因此，考生在备考中需要注重理论知识的学习与掌握，同时也需要进行大量的习题和模拟题的练习，以提高解决问题的能力和应试技巧。
此外，对于研究前沿知识，考生还需要关注国内外相关领域的最新研究成果，拓宽自己的学术视野。
材料科学的内容
材料科学的内容材料科学是一门研究材料的性质、结构、性能和制备方法的学科。
它涵盖了多个领域，包括物理学、化学、工程学和生物学等。
随着科技的不断发展和人类对材料需求的日益增长，材料科学变得越来越重要。
本文将讨论材料科学的内涵、应用以及未来发展。
1. 材料科学的内涵材料科学的核心内容是研究材料的性质和结构。
在这个领域中，科学家们通过实验和理论研究探索材料的物理、化学和力学特性。
他们研究不同材料的化学组成、晶体结构、电子结构以及相互作用等。
通过这些研究，科学家们能够了解材料的性质和行为，从而设计和开发具有特定功能和性能的新材料。
2. 材料科学的应用材料科学在各个领域都有广泛的应用。
在工程学中，材料科学的研究成果被用于设计和制造各种机械、结构和器件。
例如，金属合金、高分子材料和陶瓷材料等被广泛应用于汽车制造、建筑结构和电子设备等领域。
在能源领域，材料科学的发展带来了更高效的太阳能电池、锂离子电池和燃料电池等新能源技术。
此外，材料科学也在医学、生物学和环境科学等领域发挥着重要的作用，例如生物材料、药物传递系统和环保材料等。
3. 材料科学的未来发展随着科技的不断进步和社会的需求变化，材料科学将继续发展和创新。
未来，材料科学研究的重点将聚焦于环境友好型和可持续发展的材料。
例如，可降解材料、太阳能材料和新型储能材料等将成为研究热点。
此外，纳米技术的发展也将对材料科学带来新的突破。
纳米材料具有独特的物理和化学性质，广泛应用于电子、光电子和生物医学等领域。
材料科学在未来的发展中还将与人工智能、机器学习和大数据等技术相结合，加速材料的研发和应用。
综上所述，材料科学是一门涉及多学科的综合性学科，它的研究内容包括材料的性质、结构、性能和制备方法等。
材料科学在各个领域都有广泛的应用，为我们的生活和科技进步做出了重要贡献。
随着科技和社会的不断发展，材料科学将继续发展和创新，并与其他学科相互交叉，推动科技的进步和社会的发展。
建筑材料学
建筑材料学引言建筑材料学是建筑工程学科的基础学科之一，研究并应用各种建筑材料的性质、特点、性能以及与建筑工程相关的材料生产、加工和应用技术。
建筑材料是建筑工程中的基础元素，直接影响建筑物的质量、安全性和舒适性。
因此，了解建筑材料的性能和选择适合的材料对于设计师、工程师和建筑师来说至关重要。
建筑材料的分类建筑材料可以根据其组成，性状和用途进行分类。
根据组成的不同，建筑材料可以分为以下几类：1.金属材料：包括钢铁、铝、铜等，用于建筑结构和管道等方面。
2.矿物材料：包括石材、水泥、砂浆等，用于建筑外墙装饰和室内装修。
3.聚合物材料：包括塑料、橡胶等，广泛应用于绝缘、密封和装饰等方面。
4.玻璃材料：包括平板玻璃、玻璃纤维等，用于建筑外墙、窗户和隔音隔热材料。
5.陶瓷材料：包括砖瓦、陶瓷制品等，用于建筑内外墙装饰和地面铺装等。
此外，根据性状和用途的不同，建筑材料还可以分为结构材料、装饰材料、保温隔热材料、防火材料等。
建筑材料的性能建筑材料的性能是衡量材料质量的重要指标。
常见的建筑材料性能包括以下几个方面：1.强度和刚度：建筑材料应具有足够的强度和刚度以承受外部荷载和力的作用。
2.导热性能：建筑材料的导热性能直接影响建筑物的保温和隔热性能。
3.导电性能：电导率是衡量建筑材料导电性能的重要指标，特别是在电气设备和照明装置中。
4.耐久性：建筑材料应具有良好的耐久性，能够抵抗长期的风雨侵蚀和紫外线辐射。
5.防火性能：建筑材料应具有良好的防火性能，能够阻止火焰的蔓延，并减少火灾对建筑物的破坏程度。
6.环保性能：建筑材料应符合环保要求，不含有有害物质，并具有可回收利用的特点。
建筑材料的选择在选择建筑材料时，需要考虑多个因素，包括：1.工程要求：根据建筑工程的具体要求，选择相应的材料。
2.经济性：在保证质量的前提下，选择经济实用的材料。
3.施工难度：考虑施工过程中的可操作性和材料的易加工性。
4.环保因素：选择符合环保标准的建筑材料，减少对环境的污染。
材料科学与工程专业材料结构与性能实习报告
材料科学与工程专业材料结构与性能实习报告在材料科学与工程专业的学习中，实习是非常重要的一环。
通过实习，我们可以将课堂上学到的理论知识运用到实际工作中，深化对材料结构与性能的理解。
本报告旨在总结我在材料结构与性能实习中的所学所见。
一、实习背景本次实习是在一家材料研究中心进行的，该中心拥有先进的实验设备和专业的研究团队。
实习期间，我主要参与了材料的制备和测试工作，以及与其他同学的合作实践项目。
二、实习内容2.1 材料制备在实习初期，我参与了一项新材料的制备工作。
根据导师的指导，我们使用溶胶-凝胶法制备了一种具有特殊结构的材料。
我负责了制备过程中的测量配比、混合溶液、预处理和后续处理等环节。
通过这个过程，我了解了制备工艺的重要性，以及每一步操作对最终材料性能的影响。
2.2 材料测试在材料制备完成后，我参与了对其进行性能测试的工作。
首先，我进行了材料的形貌表征，使用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的表面形态，并进行图像分析。
其次，我使用X射线衍射(XRD)仪测试了材料的晶体结构，并通过数据分析得到了晶体结构的特征参数。
此外，我还进行了材料的力学性能测试和热性能测试，通过拉伸试验和差示扫描量热仪(DSC)获得了相关数据。
三、实习收获3.1 理论与实践的结合实习期间，我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。
在课堂上，我们学习了材料结构与性能的相关知识，通过实习，我有机会将这些知识应用到实际项目中。
通过制备和测试工作，我更加深入地理解了材料的内部结构与性能之间的关系，也培养了解决实际问题的能力。
3.2 团队合作与沟通能力在实习中，我参与了与其他同学的合作实践项目。
我们需要共同商讨并制定材料制备与测试方案，分工合作，共同完成实践任务。
通过与他人的合作，我进一步提升了自己的团队合作与沟通能力，学会了倾听他人的意见，与他人协商解决问题。
3.3 实验操作与安全意识在实习过程中，我需要进行一系列的实验操作。
这要求我必须高度重视实验室的安全工作，遵循相关的操作规范，并正确佩戴个人防护装备。
大学材料科学基础第二章材料中的晶体结构
4．晶面间距（Interplanar crystal spacing）
两相邻近平行晶面间的垂直距离—晶面间 距，用dhkl表示,面间距计算公式见(1-6)。 通常，低指数的面间 距较大，而高指数的 晶面间距则较小 晶面间距愈大，该晶 面上的原子排列愈密 集；晶面间距愈小， 该晶面上的原子排列 愈稀疏。
晶体结构 = 空间点阵 + 结构单元
如：Cu, NaCl, CaF2有不同的晶体结构， 但都属于面心立方点阵。 思考题：空间点阵与布拉菲点阵。
三、 晶向指数与晶面指数
（Miller Indices of Crystallographic Directions and Planes） 在晶体中，由一系列原子所组成的平面称 为晶面，原子在空间排列的方向称为晶向。 晶体的许多性能都与晶体中的特定晶面和晶 向有密切关系。为区分不同的晶面和晶向， 采用晶面和晶向指数来标定。
5．晶带 (Crystal zone) 所有平行或相交于同一直线的晶面构 成一个晶带，此直线称为晶带轴。
晶带轴[u v w]与该晶带的晶面（h k l） 之间存在以下关系： hu + kv + lw = 0 凡满足此关系的晶面都属于以[u v w]为 晶带轴的晶带，律应用举例
1 晶胞中原子数 (Number of Atoms in Unit Cell)
一个晶胞内所包含的原子数目。 体心立方晶胞：2个。 面心立方晶胞：4个。 密排六方晶胞：6个。
2 原子半径 r 与点阵常数 a 的关系
严格的说，原子半径并不是一个常数，它 随外界条件（温度）、原子结合键、配位数而 变，在理论上还不能精确地计算原子半径。 定义为晶胞中原子密排方向上相邻两原子 之间平衡距离的一半，用点阵常数表示。
材料科学与工程基础
材料科学与工程基础材料科学与工程是一门研究材料的结构、性能、制备和应用的学科，它涉及到物质的各种性质、结构和性能，是现代工程技术的基础。
材料科学与工程基础课程作为学生学习材料专业的入门课程，对于培养学生的材料科学思维和解决实际工程问题的能力具有重要意义。
首先，材料科学与工程基础课程主要包括材料结构、材料性能、材料制备和材料应用等内容。
在学习材料结构方面，学生需要了解原子结构、晶体结构、非晶结构等基本概念，掌握不同结构对材料性能的影响。
在学习材料性能方面，学生需要掌握材料的力学性能、热学性能、电学性能等基本知识，并能够分析不同材料的性能特点。
在学习材料制备方面，学生需要了解材料的加工工艺、制备方法、材料表面处理等内容，掌握不同制备方法对材料性能的影响。
在学习材料应用方面，学生需要了解不同材料在工程领域的应用情况，了解材料选择的原则和方法，掌握材料在实际工程中的应用技术。
其次，材料科学与工程基础课程的学习对于学生的专业素养和创新能力培养具有重要作用。
通过学习材料科学与工程基础课程，学生可以建立起对材料的基本认识，培养材料科学的思维方式，提高分析和解决实际工程问题的能力。
同时，学生还可以通过课程学习了解到材料科学与工程领域的最新发展动态，激发学生的创新意识和创新能力，为将来从事材料科学与工程领域的研究和实践打下坚实的基础。
最后，材料科学与工程基础课程的学习还能够为学生提供更多的就业机会和发展空间。
随着科技的不断发展和工程技术的不断进步，对于材料科学与工程领域的人才需求日益增加。
而具备扎实的材料科学与工程基础知识和能力的学生，将会在材料领域的研究、开发、生产和应用方面具有更多的就业机会和发展空间。
综上所述，材料科学与工程基础课程对于学生的专业素养和创新能力培养具有重要意义，对于学生的职业发展也具有重要意义。
因此，学生应该认真对待材料科学与工程基础课程的学习，努力掌握课程内容，提高自己的材料科学与工程素养，为将来的学习和工作打下坚实的基础。
材料学基础知识
晶型转变
应力 亚稳态四方晶型氧化锆 → 单斜晶型氧化锆
镍钛合金晶型转变—镍钛合金丝的超弹性
奥氏体相 (面心立方)
降温 受力
升温 卸载
马氏体相 (体心立方)
弹性模量大 刚性强
弹性模量小 刚性弱，柔软
超弹性：
非晶体
是从一种过冷状态液体中得到的
一、金第属二的结节构 金属材料基本知识
腐蚀：与周围介质发生化学或电化学反应而破坏的现象。
1. 化学腐蚀 金属和介质直接反应（化学）使金属损坏。
2.电化学腐蚀 金属与电解质 溶液接触，形成原电池而发生 腐蚀损坏现象。
容易形成电化学腐蚀的情况:
(1) 不同金属或合金间的接触; (2) 金属化学成分、组织结构和物理状态的不均匀性等。
如： 合金内有两种不同组成的合金相; (3) 表面裂纹、铸造缺陷、污物覆盖等，降低该处唾液 中氢离子浓度而成为正极。
第三节 陶瓷材料基本知识 一、陶瓷的概念及分类
陶瓷的定义： 以黏土、长石、石英为主要原料， 经过粉碎、混炼、成型、煅烧等制作的产品。
广义陶瓷：用陶瓷生产方法制造的无机非金属固 体材料。
粉体
成型
坯体
烧结
陶瓷
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分类：
❖ 普通陶瓷(传统陶瓷) ❖ 特种陶瓷(精细陶瓷、高技术陶瓷)
二、陶瓷的结构 通常由晶相、玻璃相和气相组成
获得具有一定形状和尺寸锻件的加工方法。
（三）机械切削
（四）粉末冶金 特点：适合于难熔金属，具有多孔结构。
粉料压 制成型
烧结
金+铂+有机 赋形剂
（五）电铸
知道电镀吗？
成型产品
(六) 激光选择性快速烧结成型
(selective Laser sintering)
材料科学基础 晶体结构
1.1 结晶学基础知识 1.2 晶体中质点的结合力与结合能 1.3 决定离子晶体结构的基本因素 1.4 单质晶体结构 1.5 晶体的结构与性质—无机化合物结构 1.6 硅酸盐晶体结构 1.7 高分子结构
1.1 结晶学基础知识
晶体结构的定性描述 晶体结构的定量描述—晶面指数、晶向指数
晶向：点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组， 位于一条直线上的结点构成一个晶向。
2.六方晶系的晶面指数和晶向指数 3.晶向与晶面的关系
1.晶面、晶向及其表征
晶面：晶体点阵在任何方向上可分解为相互平行的结点平面，这样 的结点平面称为晶面。 晶面上的结点，在空间构成一个二维点阵。 同一取向上的晶面，不仅相互平行、间距相等，而且结点的分 布也相同。不同取向的结点平面其特征各异。 任何一个取向的一系列平行晶面，都可以包含晶体中所有的质 点。
a=b=c ==90o
a=b=dc
(a=bc) ==90o =120o
简单三方 简单六方
阵点坐标
[0,0,0]
[0,0,0] [0,0,0] [1/2,1/2 ,0]
[0,0,0] [0,0,0] [1/2,1/2 ,1/2] [0,0,0] [1/2,1/2 ,0] [0,0,0] [1/2,1/2,0] [0,1/2 ,1/2] [0,0,0] [0,0,0] [1/2,1/2,1/2]
一、晶体结构的定性描述
1. 晶体及其特征 2. 晶体结构与空间点阵 3. 晶胞与晶胞参数 4. 晶系与点阵类型
1. 晶体及其特征
晶体：晶体是内部质点在三维空间成 周期性重复排列的固体，即晶体是具有格 子构造的固体。
晶体的特征
自范性：晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面 体外形能力的性质，又称为自限性。
材料学基础I-11
面心正交 oF 4
六方 Hexagonal a1=a2＝a3≠c，α=β＝90º γ=120º ，
a3 a2 a1 简单六方 hP
菱方 Rhombohedral a=b=c, α=β=γ≠90º
简单菱方 hR 1
四方（正方）Tetragonal a=b≠c, α=β=γ＝90º
简单四方 tP 1
金属原子 四面体间隙 (b)
(a) 八面体间隙
(b) 四面体间隙
面心立方晶格中也有八面体间隙与四面体间隙两种，如图 所示，它们分别是正八面体间隙和正四面体间隙
金属原子 八面体间隙
金属原子 四面体间隙
(a)
面心立方结构中的间隙 (a) 八面体间隙
(b)
(b) 四面体间隙
原子的堆垛方式 前面已指出，面心立方晶格和密排六方晶格的致密度与配位数 完全一致，均属于最密排列晶格，但是晶格类型却不同，为了 搞清这个问题，就需要了解结构
有几百种化合物属于NaCl型结构，它可 以看成是由两个面 心立方点阵穿插而 成的超点阵。如果 把一个钠离子和一 个氯离子共同看成 一个基元，则点阵 为面心立方。 Na+(Mg2+) Cl-(O2-)
ZrO2(CaF2)型结构
在ZrO2结构中， Zr4+占据面心 立方结构的结 点位置，而O2+ 处于四面体间 隙中 (1/4,1/4,1/4)。
部分参考书（I）：
1. 2. 3. 4. 5. 杰罗得，《固体结构》（科学版）（中译本） 俞文海，《晶体物理学》（科大） 陈纲，《晶体物理学基础》（科学版） 张克从，《近代晶体学基础》（科学版） 冯端，《金属物理学》第一卷 （科学版）
第三节 金属及合金的结构特点
Structure Characteristic of Metal & Alloy
材料力学 结构力学 弹性力学 异同点
材料力学（mechanics of materials）是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限.材料力学是所有工科学生必修的学科，是设计工业设施必须掌握的知识。
包括两大部分：一部分是材料的力学性能的研究，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。
杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆、受弯曲的梁和受扭转的轴等几大类。
杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。
杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。
在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同,可将问题分为三类:线弹性问题.在杆变形很小，而且材料服从胡克定律的前提下，对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。
对这类问题可使用叠加原理，即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力），可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力)，然后将这些变形（或内力)叠加，从而得到最终结果。
几何非线性问题。
若杆件变形较大，就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡,而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。
这样，力和变形之间就会出现非线性关系,这类问题称为几何非线性问题。
物理非线性问题。
在这类问题中,材料内的变形和内力之间(如应变和应力之间）不满足线性关系，即材料不服从胡克定律。
在几何非线性问题和物理非线性问题中，叠加原理失效。
解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂－恩盖塞定理或采用单位载荷法等。
结构力学它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科.结构力学研究的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应作用下的响应，这些效应包括外力、温度效应、施工误差、支座变形等。
主要是内力——轴力、剪力、弯矩、扭矩的计算，位移——线位移、角位移计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应——自振周期、振型的计算.一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。
结构材料与力学分析
结构材料与力学分析结构材料在工程设计和建筑中起着至关重要的作用。
对于一个成功的设计或者建筑项目来说，材料的选取和力学分析是不可或缺的一部分。
本文将探讨结构材料的种类和特性，以及力学分析在工程设计中的应用。
一、结构材料的种类和特性1. 金属材料金属材料是最常见的结构材料之一，具有良好的强度和韧性。
常用的金属材料包括钢铁、铝合金和铜等。
它们具有高强度、耐腐蚀和导电性等特点，常用于建筑结构和机械设备中。
2. 混凝土材料混凝土是一种复合材料，由水泥、砂、石子和水等成分混合而成。
它具有较高的抗压强度和耐久性，在建筑中广泛应用于楼板、柱子和墙壁等部位。
3. 塑料材料塑料材料具有轻质、绝缘和耐腐蚀等特性，被广泛用于建筑和机械领域。
常用的塑料材料包括聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等。
4. 木材材料木材是一种天然的结构材料，具有良好的隔热性和耐久性。
它被广泛应用于建筑结构、家具和装饰等领域。
5. 复合材料复合材料由两种或更多种不同性质的材料组合而成，具有综合性能更优越的特点。
常用的复合材料包括纤维增强复合材料和碳纤维复合材料等。
二、力学分析在工程设计中的应用1. 强度分析在结构设计中，强度分析是非常重要的一部分。
通过力学分析，可以计算出结构所能承受的最大载荷，以及材料的弯曲、拉伸和压缩等性能。
这些分析结果可用于确定结构的尺寸和材料的选取。
2. 稳定性分析结构的稳定性是指结构在受到外力作用下不发生破坏或失稳的能力。
通过力学分析，可以评估结构的稳定性，并采取相应的设计措施来增强结构的稳定性。
3. 动力学分析动力学分析主要用于评估结构在地震或其他动力荷载下的响应。
通过力学分析，可以计算出结构的振动频率、振型和应力等，从而确定结构在地震等极端情况下的性能。
4. 疲劳分析结构在长时间循环加载下可能会发生疲劳破坏。
通过力学分析，可以评估结构的疲劳强度和寿命，并采取相应的措施来延长结构的使用寿命。
结论结构材料和力学分析在工程设计和建筑中起着至关重要的作用。
工程材料学之晶体材料的结构
第一节 晶体基础知识
晶胞
从晶格中取一个最小的立体单元（最小的 平行六面体）称为晶胞。晶格是晶胞在空间的 叠加。
晶胞的选择原则： ①能充分反映整个空间点阵的对称性。 ②晶胞内的棱、角相等的数目最多，且具有尽 可能多的直角。
③体积要最小。
第一节 晶体基础知识
一、晶格常数
二 晶格常数与晶系
在晶胞中取某一点为原点（通常取在左下角后面 一结点），建立坐标系，以晶胞的三个棱边作为 坐标轴x，y，z（可以是垂直的，也可以不垂直） 。以三边的长度a，b，c及相互间夹角α，β，γ 六个参数来表示晶胞的大小和形状，其中三棱边 的长度a，b，c 称为晶格常数，它们反映了晶胞 的大小。
实际晶体中的原子排列不是理想的，不具有完全的平移 对称性，而是存在一些偏离了理想原子排列的区域，这些区 域即构成缺陷。
缺陷会引起材料性能的巨大变化，如：理想完整晶体 的强度通常是实际晶体的数十倍，甚至数百倍。
晶体缺陷的类型：
•点缺陷 •线缺陷 •面缺陷
1、点缺陷
点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小，是原子尺寸大小
a bc, ===90
第二节 立方晶系晶向与晶面指数
一、晶向与晶面的概念
晶向：在晶胞中，通过若干原子中
心（结点）连接一起的具有不同 空间方位的直线——晶向
任何两个结点间的连线即构成 一个晶向。
晶面：在晶胞中，通过若干
原子中心构成的二维平面 ——晶面
二、晶向指数的标定
1、 为什么要标定：区别不同方位的晶向, 因为材料在不同晶向上会
线缺陷：在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级)
，另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。
其具体形式就是晶体中的位错（Dislocation）
材料学什么
材料学什么
材料学是一门研究材料的学科，主要研究材料的结构、性能、制备、加工和应用等方面。
材料学是一门非常重要的学科，对于现代社会的发展和进步起着至关重要的作用。
首先，材料学研究材料的结构与性能之间的关系。
不同的材料具有不同的结构，这决定了材料的性能。
通过对材料的结构进行研究，可以更好地了解材料的性能，并且可以根据需要调整材料的结构，改变材料的性质，从而满足不同的应用需求。
其次，材料学研究材料的制备和加工技术。
材料的制备和加工技术直接影响材料的性能和应用。
材料学通过研究制备和加工技术，提高材料的制备和加工质量，降低生产成本，提高生产效率，从而推动相关工业的发展。
此外，材料学研究材料的应用。
材料是现代社会各个领域的基础，材料的性能决定了材料的应用范围和效果。
材料学通过研究材料的性能和应用，为不同领域的工程和应用提供了重要的支持。
例如，在航天航空领域，材料学的研究帮助提升材料的耐高温、抗腐蚀等性能，从而提高飞机和航天器的安全性和可靠性。
另外，材料学还研究材料的环保和可持续性发展。
在现代社会，环境和可持续发展已经成为全球关注的焦点。
材料学通过研究新型材料以及相关的制备和加工技术，推动材料的可持续发展，减少对环境的污染和损害。
总之，材料学是一门非常重要的学科，它研究的是材料的结构、性能、制备、加工和应用等方面。
材料学的发展和进步对于现代社会的发展和进步起着重要的作用，它不仅推动了工业和技术的发展，也有助于解决环境问题，实现可持续发展。
因此，材料学是值得关注和研究的重要学科。
木结构建筑材料学课程设计
木结构建筑材料学课程设计
项目背景
木结构建筑作为一种可持续的建筑形式，正受到越来越多的关注。
如何选择合适的木材作为建筑材料，以及如何处理和保护木材，是木结构建筑中不可忽视的问题。
因此，本课程设计旨在让学生掌握木材的基本知识和应用技能，加深对木结构建筑的理解。
课程目标
•了解木材的分类、性质和特点，选择合适的木材供应商。
•掌握木材处理和保护的方法，了解不同处理方法的优缺点。
•学习木材在建筑设计中的应用，探索木结构建筑的美学和创新设计。
•完成基于木结构的建筑设计方案，同时考虑可行性和可持续性。
课程大纲
•第一章课程介绍和木材分类
–课程简介和目标
–木材分类和性质
–选择优质的木材供应商
•第二章木材的处理和保护
–木材处理的目的和方法
–常见的防腐处理方法
–木材保护和维护的注意事项
•第三章木结构建筑设计
–木结构建筑的特点和优势
–木结构建筑的历史和发展
1。
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新型结构材料研究与应用摘要：折叠夹芯结构是一种具有轻质、高比强、高比刚度以及多功能潜力的新型三维结构材料。
近几年受到国内外学者的极大关注。
折叠夹芯结构的发展历程，包括折叠芯材的拓扑构型设计、制备工艺研究以及折叠夹芯结构力学性能、失效方式等方面的工作以及装配式混凝土结构在国内外的应用发展，分析装配式混凝土结构的概念和优缺点，进而阐述装配式混凝土结构的关键技术应用，预测新型装配式混凝土结构技术的推广前景。
关键词：夹芯结构；制备工艺；装配式混凝土；结构技术0引言夹芯结构是一种由面板、芯子及连接胶层所组成的轻质结构，被广泛应用于航空航天等领域，通常面板采用高强度、高模量材料，芯子采用蜂窝、泡沫等轻质材料[1-3]。
蜂窝夹层结构是目前最为常用的航空夹层结构，其平面压缩和冲击性能优异，且具有较好的隔音、隔热和耐疲劳等性能。
但蜂窝结构的制造工艺复杂，结构微观缺陷不易控制，特别是蜂窝密闭空间易形成水汽凝结，使得结构质量增加，并且降低了芯子和面板的粘接强度，这已成为航空领域亟待解决的问题。
折叠夹芯结构是由俄罗斯学者Alekseev最早提出的，它的设计思想源于手工折纸。
其中折叠芯子（Folded core）是将平板材料按照一定的规律折叠而成的具有周期性的三维立体结构。
通过不同尺寸折线设计，可折叠成多种不同空间拓扑构型的三维芯子结构，从而实现满足不同功能要求的夹芯结构。
与其他常见的夹芯结构相比，折叠夹芯结构最大的优势在于：（1）芯子制件制备工艺易实现，保持了原材料的连续完整性，可实现大尺寸及自动化生产等；（2）折叠芯层特有空腔结构非常适合空气、冷凝液的流通；（3）通过改变其折叠规律，实现不同的单元形状和尺寸组合，可以获得各种形式的芯子形式（如变高度、曲面等构型），以满足不同的结构和功能性需求；三维立体结构，通过优化几何尺寸、结构，其力学性能甚至优于蜂窝结构。
可见该结构优势十分明显，近年来受到国内外学者的广泛关注。
将从折叠芯材的几何拓扑构型设计、制备工艺研究和夹芯结构力学性能、失效模式、数值模拟等方面工作进行相关的介绍。
同时结合目前折叠夹芯结构力学、功能性研究情况，对其可能应用的领域进行预测，并对未来研究进行展望。
1夹芯结构1.1折叠芯子几何设计折叠芯子是按有规律的线系进行局部折叠而得到的三维立体构型。
折叠后得到的立体结构可看成是由很多小的多边形平面元素形成的具有凸凹表面的构型，元素之间沿边缘是相互连接的。
目前几何设计主要是从折叠夹芯结构的基本形式出发进行几何形式的变异拓扑设计。
国内南京航空航天大学的王志瑾[4]教授，在研究基本构型几何关系的基础上，对多种不同构造样式（等高度、变高度或曲面构型等复杂形状）的芯材进行了几何关系的计算。
英国牛津大学的尤忠教授，针对折叠夹芯材的胞元进行了芯材构型的几何形式的拓扑设计研究。
显然，几何拓扑设计是折叠芯材结构设计的重要创新出发点，这将会进一步扩展该结构功能性的应用价值。
1.2折叠芯材制备技术几乎所有通过塑性变形等方式成型的材料均可以应用于折叠夹芯芯材，所以芯材可采用的材料是非常广泛的。
目前已成功制作成折叠夹芯芯材的材料包括：（1）金属类（铝合金、铜合金）；（2）复合材料类（碳纤维、芳纶纤维等复合材料）；（3）纸类（牛皮纸）；（4）塑料类（聚醚醚酮（PEEK）、聚碳酸酯（PC））。
但值得注意的是，由于折叠夹芯结构的应用特性，要求材料不能像陶瓷材料一样太过于脆硬同时也不能像橡胶一样太有弹性。
对于金属板料和热塑性塑料一般采用辊压方法进行芯材的制备。
Elsayed E等采用辊压的方法制备折叠芯材，即将板料通过辊压设备辊压制成连续的三维折叠芯子。
这种加工方法的优点是可以实现芯材折叠自动化，但成形后的试件常常在折线处产生缺陷，材料成形过程中易出现滑动，折线的精度较低，一般只用于加工很薄的板料，而厚度较大时成型工艺很难控制。
Kehrle [5]在辊压的基础上增加高压气体辅助成形，首先使用两组辊子对芯材上凸和下凹的位置分别进行初步的辊压压出折痕，然后施加高压气体使其沿折痕位置弯曲，形成三维折叠结构。
Schenk[6]等使用真空辅助成形制备铝合金芯材。
为了便于成形，首先用机床沿着对应的弯曲位置加工出若干小孔，然后将其置于模具上，使用真空吸附方法使板料沿着预定的位置弯曲成形。
对于热固性的复合材料制备尚处于研究阶段。
Endres G[7]等提出了局部固化制造方法，采用激光法对预浸料非弯曲的部位进行局部固化，这样未固化弯曲的部位就相当于柔性的铰链，对其四周施加一定的作用力就可以完成零件的成型。
但是这种成型方法是对材料进行快速固化，因此存在着较大的残余热应力，极大地降低材料本身的性能。
Valentin I[8]等结合折叠夹芯层的可展的特点，采用折叠机构和真空袋组合的成型方式。
通过铰链将一些几何形状完全相同的金属片连接起来，制作出一种可变形模具，预浸料放在折叠板的外表面，再将整个结构用真空袋密封，在真空压力和折叠结构共同作用下板料被折叠成褶皱芯子形状，然后放在热压罐中加热加压固化成型。
该折叠机构简单，适合于不同几何尺寸和样式的芯子结构；但折叠结构运动的协调性很难保证，每个结构单元要求非常高的加工精度和高的装配精度。
一般需要真空设备和大型的热压罐辅助成型，在折叠结构的转角处纤维变形大，常产生扭曲。
从目前芯材制备来看，成型工艺比较复杂，成本较高，如何制备出性能优异的折叠夹芯结构是研究者所必须面对的挑战。
以复合材料为例，折叠夹芯结构的制备涉及多方面技术，如胶接技术、预浸技术、共固化技术等，为此有必要开展纤维的浸润性、树脂的流动性、固化特性、面芯粘结特性等方面的研究工作。
推动复合材料折叠夹芯结构的应用，需发展新的制备工艺，以便于制造大型尺寸的复合材料折叠夹芯结构。
为此，成型工艺需遵循以下原则：工艺方法简单，容易实现标准化、批量化、低成本化，这样才能使得该结构在工程良好的一致性效果。
Heimbs S[9]等采用数值模拟方法研究了冲击载荷下复合材料折叠夹芯结构的能量吸收性能，结果表明，折叠夹芯结构的抗冲击性、损伤机制和能量吸收性取决于面板的材料和厚度，而芯子影响较小，但高刚度折叠芯子可阻止夹芯结构层合面板的整体弯曲和分层，面板吸收了大部分冲击能量，冲击损伤区域在冲头下向外扩展得较小。
从近年来的文献可以看出，复合材料折叠夹层结构数值模型研究工作相对较少，主要集中于压缩和高低速冲击模拟。
一方面是因为复合材料失效机理比较复杂，数值模拟时往往牵涉到逐渐失效和刚度退化准则，很难建立准确的数值预报模型。
另一方面是因为其力学性能很大程度上取决于复合材料折叠夹芯层制造工艺，实验件内部缺陷较多，而所建立的数值模型却无法考虑这种缺陷，使得数值结果与试验值间偏差较大。
1.3功能性研究国内南京航空航天大学的王志瑾课题组研究了金属折叠夹芯结构的隔音隔热性能、电磁性能，通过对比试验，分析折叠芯材的隔音性能的基本规律，在等面密度的情况下，低频时不同构型的夹层板隔声量差别较大，在高频时隔声量差别逐渐变小；各种夹层板的隔声量最低点出现的频率和隔声量的最小值并不是随着空间压缩程度的增大、平面压缩程度的减小而单调变化；并指出折叠夹芯结构吸声性能高于蜂窝结构。
而后又对金属折叠夹芯结构的电磁屏蔽性能进行了研究，指出在一定的结构参数下，轻质铝箔折叠芯层的雷达散射截面（RCS）比同样平面几何尺寸的平板小，有的甚至降低。
折叠夹心层表面凸凹不平，面、线不连续，相对于同样轮廓尺寸的平板，具有较好的雷达散射性能，RCS明显降低，其降低程度与两面角有较大的关系。
张辉研究了折叠芯材夹层几何特征参数对其基本热传导性能的影响，总结了折叠芯材夹层板的当量热传导系数随折叠板几何特征参数的变化规律。
随着参数L的增大，斜面上传热路径增长，温度梯度降低，热流密度降低，整个单元体的热阻将增大。
Z型线步长S方向温度梯度变化时，高度H方向的温度梯度也在变化。
因此，Z型线步长S方向对热流密度的影响包括两个方向，高度H方向和步长S方向。
对于整体H方向，S增大，单元体热阻将降低。
对折叠夹芯结构的隔音隔热性能、电磁性能进行研究，结果表明这种结构不但具有良好的力学特性，而且具有优异的物理学特性，这对于结构本身应用的拓展具有巨大的意义。
综合考虑结构、强度、隔声、隔热等要求，实现一体化设计还有待于研究。
2新型装配式混凝土结构技术的应用装配式混凝土具有质量好、生产效率高和经济环保等优点，装配式结构是指构件在工厂或施工现场进行预制，经过机械吊装等连接手段，将零散的预制构件连接成一个整体的一种新型结构技术[10]。
2.1装配式混凝土结构在国内外的应用在美国，装配式混凝土结构建筑广泛应用于各种建筑，包括：居住建筑，学校、医院、办公等公共建筑，停车库，单层工业厂房等。
由于大量应用大型预应力预制混凝土构件技术，使装配式混凝土结构技术更充分地发挥了其优越性，体现了施工速度快、工程质量好、工作效率高、经济耐久等优势。
西欧作为预制混凝土的发源地，装配式混凝土建筑具有较长的历史，积累了大量的技术经验，其预制装配式混凝土的应用极为普遍⋯，它们强调设计、材料、工艺和施工的完美结合，也因此很好的体现了不同体型和不同建筑形式的特点。
在新西兰装配式混凝土的应用也极为广泛，利用新型装配型混凝土技术有效地减少了劳动力、加快了工期，新西兰由于处于活动地震地带，在建筑结构方面要求严格，而装配式混凝土的应用可以有效解决这一问题，新型装配式混凝土体现出了很好的抗震性能。
在亚洲装配式混凝土发展最为先进的是日本，从第二次世界大战之后日本的装配式混凝土建筑迅速发展，并且在地震区的高层和超高层建筑中应用十分广泛，日本建筑的预制技术处于世界的领先水平，质量标准非常高，经历了多次地震考验，体现出日本在装配式混凝土方面较高的综合技术水平。
在我国装配式混凝土结构的发展极为迅速，在20世纪末期已经广泛应用于工业、桥梁道路、水工建筑和民用建筑，发挥着重要作用。
从20世纪50年代我国开始制造整体式、块拼式屋面梁和吊车梁等，到70年代末引进南斯拉夫预制预应力混凝土板柱结构体系，装配式混凝土在我国的发展越来越快[11]。
2.2装配式混凝土结构的概念、优缺点2.2.1装配式混凝土结构的概念装配式混凝土是以预制构件为主要受力构件，经过装配和连接而成的混凝土结构，预制装配建筑的主要特点是构件在工厂制作，然后运送到现场，用机械或人工进行安装。
该施工方法比传统方法可节省人工25％～30％、降低造价10％～15％、缩短工期50％左右。
装配式混凝土由于构件是在有较好设备、一定工艺流水线上加工生产，因而有利于广泛的采用预应力等技术，既节约生产原料质量又稳定，还可以大量的利用工业废料，如采用粉煤灰矿渣混凝土，选用轻骨料混凝土。
另外装配式结构在一定程度上减少了城市垃圾，如废钢筋、废铁丝、废竹木材和废弃混凝土等[12]。