2_工程材料的强度和变形特性解析
材料力学材料的强度和变形行为
![材料力学材料的强度和变形行为](https://img.taocdn.com/s3/m/2f9595b09f3143323968011ca300a6c30d22f17a.png)
材料力学材料的强度和变形行为材料力学是研究材料在外力作用下的强度和变形行为的学科。
在工程设计和材料选择过程中,了解材料的强度和变形行为对提高产品性能和安全性至关重要。
本文将探讨材料的强度和变形行为,并深入了解不同材料在外力作用下的特性。
一、材料的强度1. 强度的概念材料的强度是指材料能够抵抗外力的能力。
强度取决于材料的内部结构和晶格排列。
不同材料具有不同的强度特性,例如金属材料通常具有较高的强度,而陶瓷材料则表现出较低的强度。
2. 抗拉强度抗拉强度是指材料在受到拉伸力作用下能够承受的最大应力。
材料的抗拉强度可以通过拉伸试验来测定。
在拉伸试验中,材料样品会受到均匀的拉力,直至样品发生断裂。
通过测量断裂前的拉力和样品的初始截面积,可以计算出材料的抗拉强度。
3. 压缩强度压缩强度是指材料在受到压缩力作用下能够承受的最大应力。
与抗拉强度类似,材料的压缩强度也可以通过压缩试验来测定。
在压缩试验中,材料样品会受到均匀的压力,直至样品发生压碎。
通过测量压碎前的压力和样品的初始截面积,可以计算出材料的压缩强度。
4. 剪切强度剪切强度是指材料在受到剪切力作用下能够承受的最大应力。
剪切强度通常小于抗拉强度和压缩强度。
材料的剪切强度可以通过剪切试验来测定。
在剪切试验中,材料样品会受到剪切力,直至样品发生切断。
通过测量切断前的剪切力和样品的初始截面积,可以计算出材料的剪切强度。
二、材料的变形行为1. 弹性变形弹性变形是指材料在受到外力作用后能够恢复到原始形状和尺寸的能力。
弹性变形的特点是应变与应力成正比,材料在弹性变形时不会发生永久变形。
弹性模量是衡量材料弹性变形能力的重要参数,通常以杨氏模量或剪切模量表示。
2. 塑性变形塑性变形是指材料在受到外力作用后发生永久性变形的能力。
塑性变形的特点是应变与应力不再成正比,材料在塑性变形时会改变内部结构,形成新的晶粒和位错。
塑性变形可以通过延伸试验、压缩试验或弯曲试验来观察和测定。
材料力学强度理论
![材料力学强度理论](https://img.taocdn.com/s3/m/04d72a2da88271fe910ef12d2af90242a995ab72.png)
材料力学强度理论
材料力学强度理论是材料力学的一个重要分支,它研究材料在外力作用下的强
度和变形特性。
材料的强度是指材料抵抗破坏的能力,而变形特性则是指材料在外力作用下的形变行为。
强度理论的研究对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。
首先,强度理论可以帮助我们了解材料的破坏机制。
材料在外力作用下会发生
破坏,而不同的材料在受力时表现出不同的破坏模式,比如拉伸、压缩、剪切等。
强度理论可以通过实验和理论分析,揭示材料在受力时的破坏机制,为材料的设计和选用提供依据。
其次,强度理论可以指导材料的合理使用。
在工程实践中,我们需要根据材料
的强度特性来选择合适的材料,并确定合理的使用条件。
强度理论可以帮助我们评估材料在特定工况下的承载能力,从而保证材料的安全可靠使用。
此外,强度理论还可以为材料的改进和优化提供指导。
通过对材料强度特性的
研究,我们可以发现材料的强度局限性,并提出改进的方案。
比如,可以通过合金化、热处理等手段来提高材料的强度,或者通过结构设计来减小应力集中,提高材料的抗破坏能力。
综上所述,材料力学强度理论是材料科学中的重要内容,它不仅可以帮助我们
了解材料的破坏机制,指导材料的合理使用,还可以为材料的改进和优化提供指导。
在未来的研究和工程实践中,我们需要进一步深入研究强度理论,不断提高材料的强度和可靠性,为社会发展和科技进步做出贡献。
二建建筑的建筑材料性能
![二建建筑的建筑材料性能](https://img.taocdn.com/s3/m/1e37fc48854769eae009581b6bd97f192379bf78.png)
二建建筑的建筑材料性能建筑材料是指用于建造和修复各类建筑物的材料。
在二级建造师考试中,建筑材料的性能是一个重要的考点。
本文将从物理性能、力学性能和耐久性能三个方面介绍二建建筑常用材料的性能特点,帮助考生更好地理解和记忆相关知识。
一、物理性能物理性能是指建筑材料在外界环境下的各种物理特性。
常见的物理性能有密度、热传导性、声传导性、吸水性等。
1. 密度:密度是指单位体积内的质量,通常用千克/立方米表示。
在建筑中,不同材料的密度会对结构和施工产生影响。
例如,密度大的材料可以提供更好的隔音效果,而密度小的材料则更轻便。
2. 热传导性:热传导性是指材料传导热量的能力。
建筑材料的热传导性能对于保温和隔热非常关键。
一般而言,导热系数越小的材料,保温性能越好。
3. 声传导性:声传导性是指材料对声波的传导能力。
在建筑领域,隔音是一个重要的考虑因素。
各种建筑材料的声传导性能各异,如隔音板、隔音玻璃等可以有效隔离噪音。
4. 吸水性:受潮、吸湿是一些建筑材料的固有特性。
吸水性能对建筑物的耐久性和变形非常重要。
合理使用吸水性能较弱的建筑材料,可以减少由于湿度变化引起的开裂、变形等问题。
二、力学性能力学性能是指建筑材料在受力状态下的各种性质。
主要包括强度、刚度、韧性、抗压强度、抗拉强度等。
1. 强度:强度是指材料抵抗破坏的能力。
对于建筑材料来说,强度是一个至关重要的指标。
在结构设计中,需要根据不同材料的强度来合理选择建筑材料,以确保结构的稳定可靠。
2. 刚度:刚度是指材料对应力的反应能力。
刚度越大,表示材料越难变形。
刚度较大的材料适合用于承重结构,如钢材和混凝土。
3. 韧性:韧性是指材料在受力过程中能够吸收和耗散大量的能量而不发生断裂。
在建筑中,一些受冲击力作用较大的部位需要具备韧性较好的材料,以增加结构的抗震性能。
4. 抗压强度和抗拉强度:抗压和抗拉强度是材料承受压力和拉力的能力。
在构建承重结构时,需要考虑材料的抗压和抗拉强度,以保证结构的稳定性。
工程材料力学性能
![工程材料力学性能](https://img.taocdn.com/s3/m/a97d47f064ce0508763231126edb6f1aff00711a.png)
工程材料力学性能1. 引言工程材料力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能特征。
能够准确评估材料的力学性能对于工程设计和材料选择具有重要意义。
本文将介绍一些常见的工程材料力学性能参数及其测试方法。
2. 抗拉强度抗拉强度是衡量材料抗拉能力的指标,通常用Mpa(兆帕)表示。
该值表示材料能够承受的最大拉伸力。
一般情况下,抗拉强度越高,材料的抗拉性能越好。
抗拉强度的测试可以通过拉伸试验来完成。
在拉伸试验中,标准试样会受到均匀的拉力,直到发生材料破裂。
通过测量试样的最大载荷和横截面积,可以计算出抗拉强度。
3. 弹性模量弹性模量是衡量材料刚性和变形能力的指标,通常用Gpa (千兆帕)表示。
弹性模量越大,材料的刚性越好,变形能力越小,即材料在外力作用下不容易发生变形。
弹性模量的测试可以通过弹性试验来完成。
在弹性试验中,标准试样会受到一定的载荷,然后释放。
通过测量载荷-变形关系的斜率,即应力-应变的比值,可以计算出弹性模量。
4. 屈服强度屈服强度是材料在拉伸过程中突破弹性极限后的抗拉能力,通常用Mpa表示。
屈服强度代表了材料的韧性和延展性。
材料的屈服强度越高,其抗变形性能越好。
屈服强度的测试可以通过拉伸试验或压缩试验来完成。
在拉伸试验中,标准试样会受到逐渐增加的拉力,直到发生塑性变形。
通过测量试样的屈服点和横截面积,可以计算出屈服强度。
5. 硬度硬度是衡量材料抗外界划痕和压痕能力的指标。
常见的硬度测试方法包括布氏硬度(HB)、维氏硬度(HV)、洛氏硬度(HRC)等。
硬度测试方法根据材料的硬度特性进行选择。
例如,布氏硬度适用于较软的金属材料,而维氏硬度适用于硬度较高的金属材料。
硬度的测试结果通常以单位压力下形成的压痕直径或者硬度值表示。
6. 断裂韧性断裂韧性是衡量材料抵抗破裂扩展的能力以及吸收塑性能力的指标。
常用的断裂韧性测试包括冲击试验和拉伸试验。
冲击试验通常用于低温下材料的断裂韧性测试。
在冲击试验中,冲击试样受到快速施加的冲击载荷,通过测量试样的断裂能量和断口形貌,可以评估材料的断裂韧性。
建筑物结构设计方案的强度分析
![建筑物结构设计方案的强度分析](https://img.taocdn.com/s3/m/27038cc5951ea76e58fafab069dc5022abea4666.png)
建筑物结构设计方案的强度分析引言建筑物结构设计是建筑工程中至关重要的一环。
在设计过程中,强度分析是其中一个重要的步骤。
强度分析能够评估建筑物结构在承受外力时的稳定性和安全性,为工程师提供重要的设计依据。
本文将探讨建筑物结构设计方案的强度分析方法和关键考量因素。
一、强度分析的基本原理强度分析是通过对建筑物结构的材料性能和受力情况进行分析,评估其承受外力的能力。
基本原理包括力学原理、材料力学和结构力学。
1.1 力学原理力学原理是强度分析的基础,包括静力学和动力学。
静力学研究物体在平衡状态下的受力情况,动力学研究物体在运动状态下的受力情况。
在建筑物结构设计中,通常采用静力学原理进行强度分析。
1.2 材料力学材料力学研究材料的强度和变形特性。
建筑物结构的强度分析需要考虑材料的强度和变形,以及材料的破坏模式。
常见的材料力学参数包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
1.3 结构力学结构力学是建筑物结构设计中的核心内容。
它研究建筑物结构在受力情况下的变形和破坏。
结构力学分析包括静力学分析、动力学分析和稳定性分析等。
二、强度分析方法强度分析方法根据建筑物结构的特点和受力情况的不同,可以分为静力学分析和动力学分析。
2.1 静力学分析静力学分析是建筑物结构设计中最常用的强度分析方法。
它通过分析建筑物结构在静力平衡下的受力情况,评估结构的稳定性和安全性。
静力学分析通常采用有限元法、刚度法等方法进行。
2.2 动力学分析动力学分析是建筑物结构设计中的重要组成部分。
它研究建筑物结构在地震、风荷载等动力荷载下的受力情况,评估结构的稳定性和安全性。
动力学分析通常采用模态分析、时程分析等方法进行。
三、强度分析的关键考量因素强度分析的结果直接影响建筑物结构的安全性和可靠性。
在进行强度分析时,需要考虑以下关键因素。
3.1 荷载荷载是建筑物结构设计中最重要的考量因素之一。
荷载包括静力荷载和动力荷载。
静力荷载包括自重、活载、雪荷等,动力荷载包括地震、风荷载等。
地质勘察工程中的岩石力学参数测定与分析规范要求
![地质勘察工程中的岩石力学参数测定与分析规范要求](https://img.taocdn.com/s3/m/c0b9cb94370cba1aa8114431b90d6c85ed3a885b.png)
地质勘察工程中的岩石力学参数测定与分析规范要求地质勘察工程中的岩石力学参数测定与分析是一个重要的环节,它对于工程的设计、施工和监测具有重要的指导作用。
本文将介绍一些地质勘察工程中岩石力学参数测定与分析的规范要求。
一、岩石力学参数的测定1. 岩石抗压强度的测定岩石抗压强度是评价岩石抗压性能的重要指标。
测定岩石抗压强度时,应选取岩石试样,并采用标准试验方法进行测定。
常用的测定方法有单轴抗压试验和围压试验两种。
在进行单轴抗压试验时,应根据岩石的性质和用途选择合适的试验荷载方式和荷载速率。
试样的准备和试验过程应严格按照规范要求进行,以保证测试结果的准确性。
在进行围压试验时,应选择适当的围压强度和应力路径。
试验过程中要注意控制围压强度和应力路径,以确定岩石在不同应力状态下的抗压强度。
2. 岩石剪切强度的测定岩石剪切强度是评价岩石抗剪性能的指标。
测定岩石剪切强度常采用直接剪切试验和剪切强度试验两种方法。
在进行直接剪切试验时,应选择适当的正应力和剪切速率,并保证试样的准备和试验过程符合规范要求。
在进行剪切强度试验时,应控制试验条件,如保持试样的饱和状态、选取合适的剪切速率和应力路径等,以获得准确的剪切强度值。
3. 岩石弹性模量的测定岩石弹性模量是衡量岩石变形性能的重要参数。
测定岩石弹性模量时,应选择合适的试验方法和试验设备,并按照规范要求进行试验。
常用的测定方法有静弹模量试验和动弹模量试验两种。
在进行静弹模量试验时,应根据岩石的性质选择合适的荷载方式和荷载速率,并保证试验过程中的应力状态和变形状态处于线弹性范围内。
在进行动弹模量试验时,应选择适当的试验频率、试验振幅和试验条件,并保证试验结果的准确性。
二、岩石力学参数的分析1. 岩石强度与变形特性的相关性分析岩石的强度和变形特性是相互关联的,其关系对于岩石力学参数的分析非常重要。
在进行岩石力学参数的分析时,应充分考虑岩石的强度与变形特性之间的相关性。
2. 岩石力学模型的选择岩石力学模型是进行岩石力学参数分析的基础。
07-01_《材料力学》实验指导书解析
![07-01_《材料力学》实验指导书解析](https://img.taocdn.com/s3/m/bf4aea0c4b73f242336c5f59.png)
第一部分材料的力学性能测试任何一种材料受力后都有变形产生,变形到一定程度材料就会降低或失去承载能力,即发生破坏,各种材料的受力——变形——破坏是有一定规律的。
材料的力学性能(也称机械性能),是指材料在外力作用下表现出的变形和破坏等方面的性能,如强度、塑性、弹性和韧性等。
为保证工程构件在各种负荷条件下正常工作,必须通过试验测定材料在不同负荷下的力学性能,并规定具体的力学性能指标,以便为构件的强度设计提供可靠的依据。
材料的主要力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、材料刚度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性和裂纹扩展特性等。
金属材料的力学性能取决于材料的化学成分、金相结构、表面和内部缺陷等,此外,测试的方法、环境温度、周围介质及试样形状、尺寸、加工精度等因素对测试结果也有一定的影响。
材料的力学性能测试必修实验为4学时,包括:轴向拉伸实验、轴向压缩实验、扭转实验。
1. 轴向拉伸实验1.1 实验目的1、 测定低碳钢的屈服强度eL R (s σ)、抗拉强度m R (b σ)、断后伸长率A 11.3(δ10)和断面收缩率Z (ψ)。
2、 测定铸铁的抗拉强度m R (b σ)。
3、 比较低碳钢(塑性材料)和铸铁(脆性材料)在拉伸时的力学性能和断口特征。
注:括号内为GB/T228-2002《金属材料 室温拉伸试验方法》发布前的旧标准引用符号。
1.2 设备及试样1、 液压式万能材料试验机。
2、 0.02mm 游标卡尺。
3、 低碳钢圆形横截面比例长试样一根。
把原始标距段L 0十等分,并刻画出圆周等分线。
4、 铸铁圆形横截面非比例试样一根。
注:GB/T228-2002规定,拉伸试样分比例试样和非比例试样两种。
比例试样的原始标距0L 与原始横截面积0S 的关系满足00S k L =。
比例系数k 取5.65时称为短比例试样,k 取11.3时称为长比例试样,国际上使用的比例系数k 取5.65。
非比例试样0L 与0S 无关。
材料的性能-工程材料
![材料的性能-工程材料](https://img.taocdn.com/s3/m/9678e40b68eae009581b6bd97f1922791688be90.png)
材料的性能-工程材料引言材料是工程设计和制造中至关重要的因素之一。
不同材料的性能直接影响到工程的可靠性、耐用性、平安性等方面。
本文将介绍工程材料的性能特点,包括力学性能、热性能、化学性能以及其它一些重要性能参数。
力学性能力学性能是材料工程中最根本、最重要的性能之一。
它包括强度、韧性、硬度、弹性模量等指标。
强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力,常由抗拉强度或抗压强度来表示。
韧性是指材料在受到外部应力作用下发生塑性变形的能力,常由断裂韧性或冲击韧性来衡量。
硬度是指材料抵抗刮削或压痕的能力,可用洛氏硬度或维氏硬度进行测量。
弹性模量那么表示了材料在受力后会恢复原状的能力。
热性能热性能是材料在受热或受冷时的表现,包括导热性、热膨胀系数、比热容等。
导热性是材料传导热量的能力,由热传导率来度量。
热膨胀系数那么表示材料在温度变化时的体积膨胀或收缩程度。
比热容是指单位质量材料在温度升高1℃时所吸收或释放的热量。
化学性能化学性能是指材料与环境中化学物质发生反响的性能,包括耐腐蚀性、氧化性、复原性等。
耐腐蚀性是材料抵抗化学腐蚀侵蚀的能力,常用酸碱腐蚀试验来评估。
氧化性表示材料与氧气接触时的性能,如金属氧化后形成氧化膜。
复原性是指材料复原他物的能力,用于一些特定工艺中。
其它重要性能参数除了上述的根本性能指标外,还有一些其它重要的性能参数需要考虑。
例如,电导率是指材料导电的能力,常用于电子器件中。
磁性是指材料对磁场的反响能力,用于电磁设备的制造。
透光性是指材料对光线透过的能力,一些光学器件中十分重要。
总结工程材料的性能对工程设计和制造至关重要。
不同材料的性能特点决定了它们的适用范围和工程应用的可行性。
力学性能、热性能、化学性能以及其它一些重要性能参数都需要考虑进去。
通过综合评估材料的性能,可以选择最适宜的材料来满足工程需求。
以上是关于工程材料性能的简要介绍,希望对读者有所帮助。
注意:以上文档为人工智能助手生成,仅供参考。
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建筑工程中的材料强度与稳定性分析
![建筑工程中的材料强度与稳定性分析](https://img.taocdn.com/s3/m/054f1ee6c67da26925c52cc58bd63186bceb92b3.png)
建筑工程中的材料强度与稳定性分析随着城市化进程的加快,建筑工程的需求与日俱增。
在建筑工程中,材料的强度与稳定性是评估建筑结构安全性的重要指标。
本文将探讨建筑工程中材料强度与稳定性的分析方法及其在实际工程中的应用。
首先,我们需要了解材料的强度与稳定性的概念。
材料的强度是指在外力作用下抵抗破坏的能力,通常通过材料的抗拉、抗压、抗弯等性能来评估。
材料的稳定性是指在外力作用下,材料能够维持原有形状和结构的能力,通常通过材料的刚度、屈服性能、变形能力等来评估。
材料的强度与稳定性是相互关联的,一定程度上较好的强度能够提高稳定性。
在建筑工程中,我们通常采用实验室测试与数值模拟相结合的方法来进行材料强度与稳定性的分析。
实验室测试可以直接获得材料的强度与稳定性数据,而数值模拟可以快速、经济地评估不同方案的安全性。
同时,实验室测试与数值模拟结果的互相验证也能提高分析结果的可信度。
在实验室测试中,我们可以通过拉伸、压缩、弯曲等试验来评估材料的强度与稳定性。
拉伸试验可以测定材料的抗拉强度和屈服强度,压缩试验可以测定材料的抗压强度,弯曲试验可以测定材料的抗弯强度。
这些试验可以直接获得材料的机械性能参数,例如弹性模量、屈服点、断裂点等。
此外,还可以通过静态与动态加载试验来评估材料的稳定性。
静态加载试验可以模拟建筑结构在静力荷载下的反应,动态加载试验可以模拟建筑结构在地震等动力荷载下的反应。
这些试验可以获得材料在外力作用下的变形特性,例如刚度、耐久性等。
数值模拟是分析材料强度与稳定性的另一种常用方法。
数值模拟可以采用有限元法、边界元法等数值分析方法,通过对建筑结构施加荷载,计算材料的应力、应变分布,并进一步评估结构的强度与稳定性。
数值模拟的优势在于可以模拟不同荷载情况下的结构行为,提供设计者优化结构方案的参考。
同时,数值模拟还可以用于评估建筑结构在灾害荷载下的安全性,例如地震、风、火灾等。
在实际工程中,材料强度与稳定性的分析在建筑结构设计、材料选择和施工过程控制中起到重要作用。
模量、强度、刚度的详细说明
![模量、强度、刚度的详细说明](https://img.taocdn.com/s3/m/0249091dfab069dc5122010b.png)
模量、强度、刚度的详细说明(总6页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--弹性(杨氏)模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度“模量”可以理解为是一种标准量或指标。
材料的“模量”一般前面要加说明语,如弹性模量、压缩模量、剪切模量、截面模量等。
这些都是与变形有关的一种指标,单位为Pa也就是帕斯卡。
但是通常在工程的使用中,因各材料杨氏模量的量值都十分的大,所以常以百万帕斯卡(MPa)或十亿帕斯卡(GPa)作为其单位。
1、杨氏模量(Young's Modulus) ——E:杨氏模量就是弹性模量,这是材料力学里的一个概念。
对于线弹性材料有公式σ(正应力)=E·ε(正应变)成立,式中σ为正应力,ε为正应变,E为弹性模量,是与材料有关的常数,与材料本身的性质有关。
杨(ThomasYoung1773~1829)在材料力学方面,研究了剪形变,认为剪应力是一种弹性形变。
1807年,提出弹性模量的定义,为此后人称弹性模量为杨氏模量。
钢的杨氏模量大约为2×1011N/m2,铜的是×1011 N/m2。
2、弹性模量(Elastic Modulus)——E:弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内),作用于材料上的纵向应力与纵向应变的比例常数,也常指材料所受应力(如拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切等)与材料产生的相应应变之比。
弹性模量E在比例极限内,应力与材料相应的应变之比。
对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代替它的弹性模量值。
根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量modulus of elasticity for tension (杨氏模量)、剪切弹性模量shear modulus of elasticity (刚性模量)、体积弹性模量、压缩弹性模量等。
工程中块体的强度、刚度和稳定性分析
![工程中块体的强度、刚度和稳定性分析](https://img.taocdn.com/s3/m/c32e67f4700abb68a982fb30.png)
工力09-1班
焦波波 李海东 高清毅 邓戎龙
第一节 块体理论
1.1块体理论介绍 1.2块体的分类 1.3块体理论的基本假设
1.1块体理论介绍
块体理论是基于自然界中岩体(含大量结构面的岩石所组成的 结构体)针对过去将岩体作为弹性的均质连续体而提出的一种完全 不同的认识。块体理论认为,岩体是被断层、节理裂隙、层面以 及软弱夹层等结构面切割许多坚硬岩块所组成的结构体而形成的 非均质连续体。运用该理论对岩体进行稳定分析时,把岩体看作 是刚性块体组成的结构体,破坏机理为刚性块体沿软弱结构面滑 移,力学模型为刚性平移。
引入内摩擦角,并定义 f tan ,这个准则在平面上 是一条直线。当此应力圆与式(3-1)所表示的直线相切时, 即发生破坏 。 根据材料力学: ( 1 3 ) ( 1 3 ) cos 2
1 ( 1 3 ) sin 2 2 库仑准则在主应力平面上的表示:
第三节 块体的强度及刚度计算
3.1强度及刚度介绍 3.2岩石的强度理论 3.3岩体的强度分析
3.1强度及刚度介绍
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属 被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力。 (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。 (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。 (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
摩尔库伦准则在主应力平面上的关 系
对于莫尔—库仑准则,需要以下指出三点: (1)库仑准则是建立在实验基础上的破坏判据。 (2)库仑准则和莫尔准则都是以剪切破坏作为其物理 机理,但是岩石试验证明:岩石破坏存在着大量的微破 裂,这些微破裂是张拉破坏而不是剪切破坏。
材料的力学性能
![材料的力学性能](https://img.taocdn.com/s3/m/4c0d890eb207e87101f69e3143323968011cf426.png)
材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能表现。
力学性能是材料工程中非常重要的一个指标,它直接关系到材料的使用寿命、安全性和可靠性。
材料的力学性能主要包括强度、韧性、硬度、塑性、蠕变等指标。
首先,强度是材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力,抗压强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力,抗弯强度是材料在受弯曲状态下抵抗破坏的能力。
强度指标直接反映了材料的抗破坏能力,是衡量材料力学性能的重要参数。
其次,韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量的变形能量而不断裂的能力。
韧性好的材料具有良好的抗冲击性能和抗疲劳性能,能够在外力作用下保持良好的形状和结构完整性。
再次,硬度是材料抵抗划痕和穿刺的能力。
硬度是材料抵抗外界硬物划破或穿透的能力,是材料抵抗局部破坏的重要指标。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐磨损性能,能够在恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。
此外,塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。
塑性好的材料能够在外力作用下产生较大的变形,具有良好的加工性能和成形性能。
材料的塑性直接影响到材料的加工工艺和成型工艺,是材料加工和成形的重要指标。
最后,蠕变是材料在长期受力作用下发生变形和破坏的现象。
蠕变是材料在高温、高压、长期受力作用下产生的一种渐进性变形和破坏,是材料在高温高应力环境下的重要性能指标。
综上所述,材料的力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标,强度、韧性、硬度、塑性和蠕变是材料力学性能的重要方面。
在材料设计、选材和工程应用中,需要充分考虑材料的力学性能,选择合适的材料以满足工程需求。
同时,通过合理的材料处理和改性,可以改善材料的力学性能,提高材料的使用寿命和安全可靠性。
材料力学中的强度与韧性研究
![材料力学中的强度与韧性研究](https://img.taocdn.com/s3/m/91a453ae162ded630b1c59eef8c75fbfc77d94f8.png)
材料力学中的强度与韧性研究材料力学旨在研究材料的性能和行为,其中强度和韧性是两个重要的参数。
强度是指材料抵抗外部力量的能力,而韧性则是材料在受力后变形、破坏之前所能吸收的能量。
强度和韧性的研究对于工程设计和材料选择具有重要的指导意义。
一、强度的研究强度是材料在承受外力时的抗力程度,它是材料具有抵抗外力破坏的能力。
材料的强度可以通过拉伸试验、压缩试验、剪切试验等来进行测量。
在这些试验中,材料会因为承受外力而发生形变,最终可能达到破坏的状态。
强度的研究不仅关注材料的最大承载能力,还要考虑材料在受力时的变形和失稳的情况。
强度的研究对于工程设计和材料选择至关重要。
在设计工程结构时,需要对材料的强度有深入的了解,以确保结构能够承受外界环境的力量。
不同的工程结构对材料强度的要求也不同,例如航空航天领域需要高强度的材料,而建筑领域则更注重材料的耐久性。
此外,在材料选择方面,强度也是一个重要的衡量因素。
不同的材料在强度上存在差异,需要根据具体的应用需求进行选择。
二、韧性的研究韧性是材料在受力后能够吸收的能量,即材料能够变形而不破坏的能力。
韧性与强度不同,强度是指材料承受外力的能力,而韧性则关注材料在受力后的变形能力。
韧性的研究可以通过冲击试验、断裂韧性试验等来进行测量。
韧性的研究对于材料的性能评价和材料选择具有重要意义。
在某些应用中,材料需要具备较高的韧性,以保证在承受外力时能够承受较大的变形而不破坏。
例如,汽车安全领域需要使用能够吸收冲击能量的高韧性材料,以保护车内乘客的安全。
此外,韧性的研究还能帮助工程师了解材料在使用过程中的可靠性和耐久性,以避免由于材料的脆性导致的突然破坏。
三、强度与韧性的关系在材料力学研究中,强度和韧性常常被放在一起讨论,因为它们之间存在一定的关系。
一方面,强度的提高可以增加材料抵抗外力的能力,从而提高材料的韧性。
然而,强度增加的同时也可能导致材料变形能力降低,从而降低韧性。
因此,在材料的设计和选择中,需要综合考虑强度和韧性之间的平衡。
工程实验报告
![工程实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b438939ad05abe23482fb4daa58da0116c171fab.png)
工程实验报告工程实验报告引言:工程实验是工程学科中非常重要的一环,通过实验可以验证理论,提高技术水平,为实际工程应用提供依据。
本文将以某工程实验为例,探讨实验目的、实验过程、实验结果以及对实验的总结与展望。
实验目的:本次实验旨在研究某建筑结构材料的强度和变形特性,以评估其在实际工程中的可靠性和适用性。
通过实验,我们希望能够了解该材料在不同载荷下的应力-应变关系,并找出其破坏点和极限荷载。
实验装置与方法:实验所使用的装置包括压力机、应变计、荷载传感器等。
首先,我们将待测材料切割成标准试样,并在试样上粘贴应变计。
然后,将试样放置在压力机上,逐渐施加荷载,记录下对应的应变和荷载值。
在不同荷载下,重复进行实验,以获取一系列数据。
实验过程:在实验过程中,我们按照预定的荷载步进值逐渐增加荷载,每次增加后等待一段时间,以使材料达到平衡状态。
同时,通过应变计采集试样上的应变数据,并通过荷载传感器记录下施加在试样上的荷载值。
在每次荷载增加后,我们还会观察试样的变形情况,并记录下来。
实验结果:通过实验数据的处理与分析,我们得到了一组应力-应变曲线。
从曲线中可以看出,在小荷载下,材料的应变与荷载呈线性关系,即符合胡克定律。
随着荷载的增加,材料开始出现非线性变形,应变增加的速率逐渐加快。
当荷载达到一定程度时,材料出现明显的应力集中现象,应变急剧增加,直至破坏。
实验总结与展望:通过本次实验,我们深入了解了某建筑结构材料的强度和变形特性。
实验结果表明,该材料具有较高的强度和韧性,在实际工程应用中具备良好的可靠性。
然而,本次实验仅对材料的静态力学性能进行了研究,对于其在动态载荷下的响应和耐久性等方面还需进一步研究。
我们希望未来能够通过更多的实验和分析,深入探究该材料的性能,并为实际工程提供更加准确的设计和施工依据。
结语:工程实验是工程学科中不可或缺的一环,通过实验我们可以验证理论,提高技术水平,为实际工程应用提供依据。
本次实验为我们提供了一个了解某建筑结构材料性能的机会,通过实验数据的处理与分析,我们得到了一组应力-应变曲线,从中我们可以看出材料的强度、韧性以及破坏点等重要参数。
混凝土强度测试原理及方法
![混凝土强度测试原理及方法](https://img.taocdn.com/s3/m/3d12c7623d1ec5da50e2524de518964bcf84d21c.png)
混凝土强度测试原理及方法一、概述混凝土是建筑工程中最常用的材料之一,其强度是保证工程质量的重要因素之一。
因此,混凝土强度测试在建筑工程中具有十分重要的位置。
混凝土强度测试可以通过直接测量混凝土的强度来判断其质量和可靠性。
本文将对混凝土强度测试的原理和方法进行详细介绍。
二、混凝土强度测试的原理混凝土强度测试的原理是基于混凝土材料的弹性和塑性变形特性,通过测量混凝土在外力作用下的变形程度来反推出其强度。
混凝土强度测试的方法主要有以下几种。
1. 压力法压力法是最常用的混凝土强度测试方法之一。
它的原理是在规定的压力下,通过对混凝土的变形情况进行测量,来计算出混凝土的强度值。
在测试中,首先需要将混凝土样品放置在试验机的压力板上,并施加一定的压力。
然后,通过试验机上的应变计来测量混凝土的变形情况,最终计算出混凝土的强度值。
2. 拉力法拉力法是另一种常用的混凝土强度测试方法。
与压力法不同,拉力法是通过对混凝土材料的拉伸变形情况进行测量,来计算出其强度值。
在测试中,需要将混凝土样品放置在试验机的拉力板上,并施加一定的拉力。
然后,通过试验机上的应变计来测量混凝土的变形情况,最终计算出混凝土的强度值。
3. 钻孔法钻孔法是一种通过钻孔取样的方法来测试混凝土强度的方法。
这种方法的原理是在混凝土中钻取一个样品,并通过测量样品中的应力来计算出混凝土的强度值。
在测试中,需要使用钻孔机来在混凝土中钻取一个样品,然后通过应力计来测量样品中的应力情况,最终计算出混凝土的强度值。
4. 声波法声波法是一种通过测量混凝土中声波传播速度的方法来测试混凝土强度的方法。
这种方法的原理是混凝土中的声波传播速度与其强度有一定的关系,因此可以通过测量声波传播速度来计算出混凝土的强度值。
在测试中,需要使用超声波仪器来测量混凝土中声波的传播速度,并通过一定的公式来计算出混凝土的强度值。
三、混凝土强度测试的方法1. 样品制备混凝土强度测试的第一步是样品制备。
材料的屈服强度
![材料的屈服强度](https://img.taocdn.com/s3/m/1e99547d366baf1ffc4ffe4733687e21af45ffca.png)
材料的屈服强度材料的屈服强度是指在材料受力过程中,开始发生塑性变形的应力值。
在工程设计和材料选择中,了解材料的屈服强度对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。
本文将从材料的屈服强度的定义、影响因素以及测试方法等方面进行详细介绍。
首先,材料的屈服强度是材料力学性能的重要指标之一。
它反映了材料在受力过程中的变形特性,对于预测材料在工程实践中的性能具有重要意义。
通常情况下,材料的屈服强度是通过材料拉伸试验来确定的,通过在拉伸试验中观察应力-应变曲线的变化,可以准确地找到材料的屈服点,并据此确定材料的屈服强度。
其次,材料的屈服强度受多种因素的影响。
首先,材料的成分对其屈服强度有着直接的影响,不同的合金元素含量和相互作用会导致材料的屈服强度发生变化。
其次,材料的晶粒结构、组织状态以及加工工艺也会对材料的屈服强度产生影响。
最后,外部环境因素如温度、湿度等也会对材料的屈服强度造成一定的影响。
另外,测试材料的屈服强度是非常重要的。
常见的测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
其中,拉伸试验是最常用的测试方法之一,通过在拉伸试验中施加不断增加的载荷,可以得到材料的应力-应变曲线,从而确定材料的屈服强度。
此外,压缩试验和弯曲试验也可以用来测试材料的屈服强度,尤其适用于不同类型的材料和工程结构。
综上所述,材料的屈服强度是材料力学性能的重要指标,对于工程设计和材料选择具有重要意义。
了解材料的屈服强度及其影响因素,可以帮助工程师和设计人员选择合适的材料,确保工程结构的安全可靠。
同时,测试材料的屈服强度也是非常重要的,通过科学的测试方法可以准确地获取材料的力学性能参数,为工程实践提供可靠的数据支持。
因此,加强对材料的屈服强度的研究和了解,对于推动工程材料领域的发展具有重要的意义。
注册土木工程师岩土基础考试大纲
![注册土木工程师岩土基础考试大纲](https://img.taocdn.com/s3/m/e3031e3deffdc8d376eeaeaad1f34693daef107f.png)
注册土木工程师(岩土)基础考试大纲一、高等数学1.1空间解析几何向量代数直线平面柱面旋转曲面二次曲面空间曲线1。
2 微分学极限连续导数微分偏导数全微分导数与微分的应用1.3 积分学不定积分定积分广义积分二重积分三重积分平面曲线积分积分应用1.4 无穷级数数项级数幂级数泰勒级数傅里叶级数1。
5 常微分方程可分离变量方程一阶线性方程可降阶方程常系数线性方程1。
6 概率与数理统计随机事件与概率古典概型一维随机变量的分布和数字特征数理统计的基本概念参数估计假设检验方差分析一元回归分折1.7 向量分析1.8 线性代数行列式矩阵 n维向量线性方程组矩阵的特征值与特征向量二次型二、普通物理2。
1 热学气体状态参量平衡态理想气体状态方程理想气体的压力和温度的统计解释能量按自由度均分原理理想气体内能平均碰撞次数和平均自由程麦克斯韦速率分布律功热量内能热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用气体的摩尔热容循环过程热机效率热力学第二定律及其统计意义可逆过程和不可逆过程熵2.2 波动学机械波的产生和传播简谐波表达式波的能量驻波声速超声波次声波多普勒效应2。
3 光学相干光的获得杨氏双缝干涉光程薄膜干涉迈克尔干涉仪惠更斯一菲涅耳原理单缝衍射光学仪器分辨本领 x射线衍射自然光和偏振光布儒斯特定律马吕斯定律双折射现象偏振光的干涉人工双折射及应用三、普通化学3。
1 物质结构与物质状态原子核外电子分布原子、离子的电子结构式原子轨道和电子云概念离子键特征共价键特征及类型分子结构式杂化轨道及分子空间构型极性分子与非极性分子分子间力与氢键分压定律及计算液体蒸气压沸点汽化热晶体类型与物质性质的关系3.2 溶液溶液的浓度及计算非电解质稀溶液通性及计算渗透压概念电解质溶液的电离平衡电离常数及计算同离子效应和缓冲溶液水的离子积及PH值盐类水解平衡及溶液的酸碱性多相离子平衡溶度积常数溶解度概念及计算3。
3 周期表周期表结构:周期、族原子结构与周期表关系元素性质及氧化物及其水化物的酸碱性递变规律3。
工程材料的基本性质—材料的力学性质(土木工程材料)
![工程材料的基本性质—材料的力学性质(土木工程材料)](https://img.taocdn.com/s3/m/d8f18d4278563c1ec5da50e2524de518964bd3c3.png)
图1.2 材料受力示意图 (a)拉力;(b)压力;(c)剪切;(d)弯曲
–材料的强度主隙率越大,强度越低,另外不同 的受力形式或不同的受力方向,强度也不相同 。
材料的力学性质
强度
–材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力,称为强 度。
–当材料承受外力作用时,内部就产生应力。随着外 力逐渐增加,应力也相应增大。直至材料内部质点 间的作用力不能再抵抗这种应力时,材料即破坏, 此时的极限应力值就是材料的强度。
–根据外力作用方式的不同,材料强度有抗拉、抗 压、抗剪和抗弯(抗折)强度等(图)。
–在试验室采用破坏试验法测试材料的强度。
–按照国家标准规定的试验方法,将制作好的试件 安放在材料试验机上,施加外力(荷载),直至破 坏,根据试件尺寸和破坏时的荷载值,计算材料 的强度。
材料的抗拉、抗压和抗剪强度
– 计算式为:
材料的抗弯强度
–与试件受力情况、截面形状以及支承条件有关。通 常是将矩形截面的条形试件放在两个支点上,中间 作用一集中荷载。
机械设计基础强度和刚度分析
![机械设计基础强度和刚度分析](https://img.taocdn.com/s3/m/746e5aaa0875f46527d3240c844769eae109a313.png)
机械设计基础强度和刚度分析强度与刚度是机械设计中非常重要的两个概念,它们是衡量机械零件或结构是否能够承受外部载荷并保持形状不变的关键指标。
在本文中,我将对机械设计基础强度和刚度进行详细分析,探讨其概念、原理和计算方法。
一、强度分析强度是指材料抵抗破坏的能力,即材料在外部载荷作用下不产生破坏或破坏程度较小的能力。
在机械设计中,强度分析是确定机械零件或结构是否能够在预定工作条件下安全运行的关键步骤。
强度分析需要考虑到所使用材料的强度性能指标,例如抗拉强度、屈服强度和硬度等。
强度分析可以分为静力学分析和动力学分析两种。
静力学分析是在静止状态下确定机械零件或结构的强度,而动力学分析则是在运动状态下考虑外部载荷的作用。
在进行强度分析时,常用的方法包括受力分析、有限元分析和试验验证等。
二、刚度分析刚度是指材料或结构对外部载荷产生变形的抵抗能力,即材料或结构发生彻底破坏之前所能承受的变形程度。
在机械设计中,刚度分析是为了确定机械零件或结构是否具有足够的刚度来满足设计要求。
刚度分析通常涉及到材料的弹性模量、几何形状和载荷等因素。
刚度分析可以分为线性静力学分析和非线性分析两种。
线性静力学分析是在小变形范围内考虑材料或结构的刚度,而非线性分析则会考虑材料的非线性力学特性,例如材料的塑性变形和接触变形等。
三、强度与刚度的计算方法1. 强度计算方法强度计算常采用极限强度理论、疲劳强度理论和应力综合强度理论等方法。
极限强度理论是基于材料的屈服强度进行计算,疲劳强度理论是考虑材料在长期循环载荷下的强度,而应力综合强度理论则是综合考虑多种载荷状态下的强度。
这些方法通过应力和变形的关系来评估机械零件或结构的强度。
2. 刚度计算方法刚度计算常使用材料的弹性模量和几何形状的刚度矩阵进行计算。
弹性模量是材料刚度的基本性质,而几何形状的刚度矩阵描述了结构在不同方向上的刚度分布。
刚度计算可以采用解析方法、有限元分析和试验验证等途径。
四、示例分析以某机械零件的强度和刚度分析为例,假设该零件受到静止载荷作用。
工程材料力学性能
![工程材料力学性能](https://img.taocdn.com/s3/m/23b1ee90370cba1aa8114431b90d6c85ed3a8857.png)
工程材料力学性能工程材料力学性能是指材料在外部力作用下的表现和性质。
材料的力学性能直接影响着工程结构的安全性、稳定性和使用寿命。
因此,对工程材料力学性能的研究和了解至关重要。
首先,工程材料的力学性能包括抗拉强度、抗压强度、弹性模量、屈服强度等指标。
抗拉强度是指材料在拉伸状态下所能承受的最大拉力,抗压强度则是指材料在受到压缩力时所能承受的最大压力。
而弹性模量则是衡量材料在受力时的变形程度,屈服强度则是材料开始产生塑性变形的临界点。
这些指标直接反映了材料在外部力作用下的表现,是评价材料力学性能的重要依据。
其次,工程材料的力学性能还包括疲劳性能、冲击性能、塑性性能等。
疲劳性能是指材料在长期交变载荷下所表现出的抗疲劳能力,冲击性能则是材料在受到瞬间冲击载荷时的抗冲击能力。
而塑性性能则是衡量材料在受力时的塑性变形能力。
这些指标在工程实践中同样具有重要的意义,特别是在复杂的工程环境下,材料的疲劳性能和冲击性能往往是决定工程结构安全性的关键。
此外,工程材料的力学性能还受到温度、湿度、环境腐蚀等因素的影响。
在不同的环境条件下,材料的力学性能可能会发生变化,因此在工程设计和使用中需要考虑这些因素对材料性能的影响。
同时,对于一些特殊工程要求,如航空航天、核工程等,对材料力学性能的要求更加严格,需要材料具有更高的耐高温、耐腐蚀等特殊性能。
综上所述,工程材料力学性能是工程实践中不可忽视的重要内容。
通过对材料力学性能的研究和了解,可以更好地选择合适的材料,设计合理的工程结构,确保工程的安全可靠性。
因此,对于工程材料力学性能的研究和评价,需要全面、准确地了解材料的各项力学性能指标,以及其在不同环境条件下的表现,为工程实践提供可靠的材料支撑。
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土体变形的组成部分
对土样进行三轴试验时,如果在试样破坏之前进行卸载,可以发现应 力-应变关系近似一条直线,其斜率接近初始曲线的斜率,可恢复部 分的应变称为弹性应变,不可恢复部分的应变称为塑性应变。 而当保持某一应力水平不变时,随着时间的发展应变也跟着增大,增 大的量值与应力水平有关,这样产生的应变称为蠕变。
在静水压力作用下,物体在各个方向的压力是相等的,只 有应力球张量,应力偏张量为零。
静水压力试验中,固体金属的体积变化基本上是弹性的, 去掉压力后体积变形可以恢复,不呈现残余的体积变形。 在复杂应力状态下,对一般金属材料在弹塑性变形很大时, 忽略体积变化,认为体积不可压缩是合理的。
10
静水压力试验
土的类别、固结状态、密实度和加载方式等对土 的变形性质都有重要影响。
4
混凝土由水泥、砂子、石子和水拌和而成,浇筑 后逐渐硬化,是具有很高强度的密实块体; 不论那种配合比的混凝土都是由细骨料(砂子)与 水泥浆组成水泥砂浆,粗骨料(碎石或砾石)则浸 埋在水泥砂浆内,硬结后成为内部结构极为复杂 的,非匀质的非连续体;
单位应力时土体的初始模量,也称模量数
n
3 E 0 Kp a p a
单位应力
试验常数
围压越大,初始模量越大,相同应力下应变越小
20
应力路径对变形的影响
各向异性对变形的影响
应力路径不同的三轴试验 应力-应变曲线
不同方向无侧限压缩试验 应力-应变关系
天然土层在强度和刚度上往往表现为各向异性 土的各向异性有两个原因: 一是结构方面的原因,在沉积和固结过程中 ,天然土层中的粘土颗粒及其组构单元排列的 方向性形成了土体各向异性, 二是应力方面的原因。天然土层中的初始应 力一般处于各向不等压力状态。 前者称为土体固有各向异性,后者称为土体 应力各向异性,不同加载方向对土的强度和变 形有重要影响
混凝土单向拉伸试验 应力-应变曲线
混凝土单向抗拉强度与抗压强度之比大约为 0.05~0.1之间。
26
复合应力下的变形性质
双向压缩试验的应力-应变曲线
一向压缩一向拉伸试验应力-应变曲线
双向拉伸试验应力-应变曲线
混凝土双轴试验表明 双轴压缩试验,混凝土最大抗压强 度提高,当 2 / 1 0.5 时,最大抗压 强度提高 25 % ; 一压缩一拉伸双轴试验,混凝土最 大抗压强度降低,强度降低与拉伸应 力的增加几乎成正比例; 双轴拉伸试验混凝土的抗拉强度与 27 单向拉伸试验几乎相同。
试验表明:普通混凝土的各个组成部分(水泥石、 砂浆和粗骨料)的抗压强度一般都比作为整体材料 的混凝土的抗压强度高,这是由于水泥浆和骨料 接触面上的粘结力较弱所致。 影响混凝土变形的因素很多,如骨料颗粒和水泥 浆体的力学、物理和化学性质,骨料和水泥浆体 结合面的性质等。
5
1 金属的强度和变形特性
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简化模型---基本假定
材料在屈服后,应力-应变曲线通常是非线性的,在解决 具体问题时,为方便和实用起见,常忽略某些次要因素 对应力-应变曲线进行简化,从而得到一些理想化的模型
基本假定 塑性体是初始各向同性的、均质的和连续的。 塑性变形部分的体积变化为零。 体积变化是弹性的,与平均应力呈线性关系。 静水压力不影响屈服. 拉伸与压缩屈服应力相等,不考虑Bauschinger 效应。
3
土是一种松散的三相体,由固体颗粒、液体和气 体组成的多孔隙材料,由于形成环境和演变过程 的差异,土往往表现为非均质、各向异性、有一 定的胶结性和结构性;
严格地讲,土的变形一开始就会有塑性变形产生。 土的体积变形主要是由土中水的排出,孔隙的压 缩引起的,固体颗粒本身体积可以被认为是不可 压缩的;
12
应力-应变曲线的简化
有些金属有明显的屈服点,且流动阶段比较长,或者硬化程度比较小, 可以忽略硬化的影响,应力到达屈服极限以前,应力-应变呈线性关 系,应力到达屈服以后,应力保持为常数,这时可以采用理想弹塑性 模型。 若变形比较大,相应的弹性应变部分很小可以忽略不计,则可采用理想 刚塑性模型。
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复合应力下的变形性质
轴向压缩试验应力-体积应变曲线
三向受压试验轴向应力-应变曲线
从图中可以看出,应力达到破坏点后,混凝土产生剪胀现象; 双轴试验还表明:混凝土破坏时裂断面与最大拉应力方向正交; 在三向受压下混凝土不仅能提高强度,而且能提高延性。 图中表示混凝土三向受压试验时轴向应力-应变曲线,由此可见,随 着侧压力的增加,试件的强度与延性都有显著提高,又如在圆柱形混 凝土外设置箍筋或螺旋箍以约束混凝土均能起类似的效果。
21
不同的应力路径对 应力-应变曲线的初 始模量及峰值都有 重要影响
加载速率对土的应力-应变关系的影响 加载速率问题实际上是时间效应问题,严格地讲,土的应 力和应变都是时间的函数。土体是具有弹性、塑性和粘性 的粘弹塑性体。不同的加载速率,应力-应变关系也有明 显差异,随着加载速率的增加,曲线的初始模增大,峰值 提高: 不同排水条件对变形的影响 土是三相体,含水量的多少以 及排水条件对土的变形性质有 重大影响,在排水条件下,由 固体颗粒组成的土骨架间的液 体和空气因荷载作用会被排出 ,引起土体固结而变形。而饱 和粘土在不排水条件下,通常 不同加载速率下土的 认为土体体积是不变的 应力-应变关系
对于硬化材料,也有将塑性硬化部分用直 线代替称为线性硬化塑性模型; 若变形比较大,而弹性部分比较小可以忽 略不计,成为线性硬化刚性模型。
线性硬化弹塑性材料
线性硬化刚塑性材
14
2 土的强度和变形特性
15
正常土的应力-应变曲线
对正常固结粘土、松砂和中密砂,如果取一试样,在三轴剪切 仪上进行三轴压缩试验,曲线及关系如下 (Kondner , 1963):
0.75fc'
' c
24
单向应力下混凝土的变形性质
当应力处于 0.5fc 和 0.75fc' 之间时 ,如果卸载,其应力-应变关系呈 非线性; 若重新加载,形成一小滞回圈; 卸载曲线和重加载曲线的平均斜 率与弹性阶段时的斜率大致相等; 当应力超过 时再卸载,卸载曲线 表现为强烈的非线性。
'
8
Bauschinger 效应
如果卸载后进行反向加载 (拉伸改为压缩),首先出现弹性 变形,随后产生塑性变形,但这时新的屈服极限有所降低, 即这时的压缩应力-应变曲线比通常的压缩曲线更早出现 屈服点 Bauschinger 效应 s'' ;这一现象称 s'
Bauschinger效应
9
静水压力试验 体积的变化
轴向应变
q
正常固结粘土或松砂三轴 试验应力-应变关系曲线
a b1
双曲线函数参数
1
主应力差
加载过程中,材料变形进入弹塑性阶段后,应力随着应变增 大而不断提高。这种类型的应力-应变曲线称为加工硬化类 型曲线。加工硬化材料在加载过程中体积不断收缩。
16
超固结粘土和密砂的应力-应变曲线
超固结粘土和密砂在三轴试验则的应力-应变曲线,曲 线出现一个驼峰,整个曲线表达(Prevost et.al , 1975)
'
当应变达到
u
时,混凝土破坏
应力-应变曲线的形状可通过混凝土内部微裂缝发展的机理来解释
当应力小于 0.3f 时,由于在微裂缝端部的应力集中现象,裂缝开始发展 ,消耗内能;当应力小于 0.5f 时,微裂缝的发展是稳定的;当应力大于
' c ' c
时裂缝开展加快,成为不稳定;当应力达到 f 时,材料发生加工 软化现象。所以混凝土压缩破坏是微裂缝不稳定发展的结果。
高、中、低强度混凝土的应 力-应变关系有相似的形状。 高强度混凝土有较高的线性 段,各种强度混凝土的峰值应 力约在应变为0.2%左右
25
混凝土单向拉伸试验应力-应变曲线
曲线的形状与单向压缩试验应力-应变曲 线相似,因为两者的变形机理都与混凝 土中微裂缝的开展有关; 单向拉伸曲线线性阶段占的比例较大; 几乎所有曲线在应力小于混凝土抗拉强 ' 度 ft 的 60%时,材料呈线弹性性状, 在这一阶段,微裂缝的发展可以忽略; 超过0.6 ft ' ,微裂缝开展; 超过 0.75fc' ,微裂缝开展就不稳定了; 裂缝开展的方向与拉应力方向正交;
6
单向拉伸变形阶段
对一般金属材料,拉伸与压缩试验曲线在小弹塑变形阶段 基本重合,但在大塑性变形阶段就有差别,压缩曲线略高 于拉伸曲线
7
应力超过屈服极限后卸载:卸载过程中应 力-应变曲线 BD 近似平行于原来的弹性阶 段 AO
二次加载的应力-应变曲线
18
软粘土地基最终沉降计算
软粘土地基最终 沉降可分为瞬时 沉降,主固结沉 降和次固结沉降, 即
主固结沉降
瞬时沉降是紧随着加载之后很快发生的沉 降,地基上在荷载作用下其体积还来不及发 生变化。瞬时沉降可近似用弹性理论计算; 主固结沉降是由于荷载作用下随着土孔隙 中水分的逐渐挤出,孔隙体积相应减小而发 生的; 次固结沉降则是由土骨架的蠕变变形所引 起的;
弹性应变增量 蠕变应变增量
t d ij d ije d ijp d ij
总应变增量
塑性应变增量
在应力比较小的情况下,土的变形主要表现为弹性,可根据广义虎克定律进行计算 塑性变形是永久性的变形,不可恢复,可通过塑性理论来计算; 蠕变是在荷载保持不变的情况下,随时间不断增加的变形,可通过粘弹塑性理论 来计算这部分变形。在不考虑时间效应的情况下,则可以不计算这部分变形; 把土作为弹性体时甚至也不考虑塑性变形。
静水压力对屈服极限的影响 加压力P到屈服,根据屈服时的载荷P可以换算出弹簧材 料的屈服极限,然后,在容器中加液压,重复上述试验, 再求出弹簧材料的屈服极限,发现弹簧的屈服极限值不随 容器中液压的升高而改变 如果卸去载荷 P 且不断提高液压,则材料并不屈服,由 此试验证明静水压力不影响初始屈服应力的数值 但此结论只能用于致 密材料,对于象铸造金 属、矿物等材料,则静 水压力对屈服的影响就 不能忽略