材料的基本力学性质.

合集下载

材料力学试题及答案

材料力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料力学中，下列哪一项不是材料的基本力学性质？A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 导电性答案：D2. 根据胡克定律，当材料受到正应力时，其应变与应力成正比，比例系数称为：A. 杨氏模量B. 剪切模量C. 泊松比D. 屈服强度答案：A3. 在材料力学中，材料的屈服强度是指：A. 材料开始发生塑性变形的应力B. 材料发生断裂的应力C. 材料发生弹性变形的应力D. 材料发生脆性断裂的应力答案：A4. 材料的疲劳寿命与下列哪一项无关？A. 材料的疲劳极限B. 应力循环次数C. 材料的弹性模量D. 应力循环的幅度答案：C5. 在材料力学中，下列哪一项不是材料的力学性能指标？A. 硬度B. 韧性C. 密度D. 冲击韧性答案：C二、简答题（每题5分，共10分）6. 简述材料力学中弹性模量和剪切模量的区别。

答：弹性模量，也称为杨氏模量，是描述材料在受到正应力作用时，材料的纵向应变与应力成正比的比例系数。

剪切模量，也称为刚度模量，是描述材料在受到剪切应力作用时，材料的剪切应变与剪切应力成正比的比例系数。

7. 什么是材料的疲劳寿命，它与哪些因素有关？答：材料的疲劳寿命是指材料在反复加载和卸载过程中，从开始加载到发生疲劳断裂所需的循环次数。

它与材料的疲劳极限、应力循环的幅度、材料的微观结构和环境因素等有关。

三、计算题（每题15分，共30分）8. 一根直径为20mm的圆杆，材料的杨氏模量为200GPa，当受到100N的拉力时，求圆杆的伸长量。

答：首先计算圆杆的截面积A = π * (d/2)^2 = π * (0.02/2)^2m^2 = 3.14 * 0.01 m^2。

然后根据胡克定律ΔL = F * L / (A * E)，其中 L 为杆长，假设 L = 1m，代入数值得ΔL = 100 * 1 / (3.14* 0.01 * 200 * 10^9) m = 7.96 * 10^-6 m。

1.材料的基本性质

材料润湿边角
如果材料分子与水分子间的吸引力小于水分子之间的内聚力，则表示材料不能被水润湿。此时，润湿角90°＜θ＜180°，这种材料称为憎水性材料。憎水材料具有较好的防水性、防潮性、抗渗性，常用作防潮防水材料, 也可用于亲水性材料的表面处理，以减少吸水率，提高抗渗性。大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。

孔隙率与密实度的关系：P+D=1 材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料的密实程度，通常采用孔隙率表示。
注意两点：
1.密度和表观密度单位统一 2. 1g / cm 10 kg / m

0
3 3 3
孔隙特征

孔隙构造
连通的孔：
彼此连通且与外界相通
封闭孔
封闭的孔：
相互独立且与外界隔绝
解1: 石子的孔隙率P为：石子的空隙率P’为：

[评注] 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中ρ—密度；ρ0—材料的表观密度； ρ，—材料的堆积密度。

例2：有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重 2900g ，其绝干质量为 2550g 。砖的尺寸为 240×115×53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62 cm3 。试计
第一章建筑材料的ຫໍສະໝຸດ 本性质本章内容第一节第二节第二节
材料的物理性质材料与水有关的性质材料的力学性质
第四节
第五节
材料的热工性质
材料的耐久性

材料的常用力学性能有哪些

材料的常用力学性能有哪些材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。

1强度强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。

强度用应力表示，其符号是σ，单位为MPa，常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度，通过拉伸试验测定。

2塑性塑性是指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。

材料塑性好坏的力学性能指标主要有伸长率和收缩率，值越大，材料的塑性就越好，通过拉伸试验可测定。

3硬度硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。

材料的硬度越高，其耐磨性越好。

常用的硬度指标有布氏硬度（HBS）和洛氏硬度（HRC）。

1）布氏硬度表示方法：布氏硬度用HBS（W）表示，S表示钢球压头，W表示硬质合金球压头。

规定布氏硬度表示为：在符号HBS或HBW前写出硬度值，符号后面依次用相应数字注明压头直径（mm）、试验力（N）和保持时间（s）。

如120 HBS 10/1000/30。

适用范围：HBS适用于测量硬度值小于450的材料，主要用来测定灰铸铁、有色金属和经退火、正火及调质处理的钢材。

根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的近似关系：对于低碳钢，有σ=0.36HBS；对于高碳钢：有σ=0.34HBS。

2）洛氏硬度表示方法：常用HRA、HRB、HRC三种，其中HRC最为常用。

洛氏硬度的表示方法为：在符号前面写出硬度值。

如62HRC。

适用范围：HRC在20-70范围内有效，常用来测定淬火钢和工具钢、模具钢等材料，1HRC相当于10HBS。

4冲击韧性冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，材料的韧性越好，在受冲击时越不容易断裂。

5疲劳强度疲劳强度是指材料经过无数次应力循环仍不断裂的最大应力。

6弹性在物理学和机械学上，弹性理论是描述一个物体在外力的作用下如何运动或发生形变。

在物理学上，弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。

材料的常用力学性能有哪些

材料的常用力学性能有哪些材料的常用力学性能指标有哪些材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等.(1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD.(2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度.(3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性.表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力.(4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标.力学性能主要包括哪些指标材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征.性能指标包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度.钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.金属材料的力学性能指标有哪些一:弹性指标1.正弹性模量2.切变弹性模量3.比例极限4.弹性极限二:强度性能指标1.强度极限2.抗拉强度3.抗弯强度4.抗压强度5.抗剪强度6.抗扭强度7.屈服极限(或者称屈服点)8.屈服强度9.持久强度10.蠕变强度三:硬度性能指标1.洛氏硬度2.维氏硬度3.肖氏硬度四:塑性指标1:伸长率(延伸率)2:断面收缩率五:韧性指标1.冲击韧性2.冲击吸收功3.小能量多次冲击力六:疲劳性能指标1.疲劳极限(或者称疲劳强度) 七:断裂韧度性能指标1.平面应变断裂韧度2.条件断裂韧度衡量钢材力学性能的常用指标有哪钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.1. 屈服强度钢材单向拉伸应力—应变曲线中屈服平台对应的强度称为屈服强度,也称屈服点,是建筑钢材的一个重要力学特征.屈服点是弹性变形的终点,而且在较大变形范围内应力不会增加,形成理想的弹塑性模型.低碳钢和低合金钢都具有明显的屈服平台,而热处理钢材和高碳钢则没有.2. 抗拉强度单向拉伸应力—应变曲线中最高点所对应的强度,称为抗拉强度,它是钢材所能承受的最大应力值.由于钢材屈服后具有较大的残余变形,已超出结构正常使用范畴,因此抗拉强度只能作为结构的安全储备.3. 伸长率伸长率是试件断裂时的永久变形与原标定长度的百分比.伸长率代表钢材断裂前具有的塑性变形能力,这种能力使得结构制造时,钢材即使经受剪切、冲压、弯曲及捶击作用产生局部屈服而无明显破坏.伸长率越大,钢材的塑性和延性越好.屈服强度、抗拉强度、伸长率是钢材的三个重要力学性能指标.钢结构中所有钢材都应满足规范对这三个指标的规定.4. 冷弯性能根据试样厚度,在常温条件下按照规定的弯心直径将试样弯曲180°,其表面无裂纹和分层即为冷弯合格.冷弯性能是一项综合指标,冷弯合格一方面表示钢材的塑性变形能力符合要求,另一方面也表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂等)符合要求.重要结构中需要钢材有良好的冷、热加工工艺性能时,应有冷弯试验合格保证.5. 冲击韧性冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力,它用钢材断裂时所吸收的总能量来衡量.单向拉伸试验所表现的钢材性能都是静力性能,韧性则是动力性能.韧性是钢材强度、塑性的综合指标,韧性越低则发生脆性破坏的可能性越大.韧性值受温度影响很大,当温度低于某一值时将急剧下降,因此应根据相应温度提出要求.力学性能指标符号是什么?任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用.如起重机上的钢索,受到悬吊物拉力的作用;柴油机上的连杆,在传递动力时,不仅受到拉力的作用,而且还受到冲击力的作用;轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等.这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力.这种能力就是材料的力学性能.金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标.1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力.强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示,符号为σ,单位为MPa.工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度.屈服强度是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用σs表示.抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下,被拉断前所能承受的最大应力值,用σb表示.对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,而用抗拉强度作为其强度设计的依据.1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力.工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率.伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率,用符号δ表示.断面收缩率指试样拉断后,断面缩小的面积与原来截面积之比,用y表示.伸长率和断面收缩率越大,其塑性越好;反之,塑性越差.良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件,也是保证机械零件工作安全,不发生突然脆断的必要条件.1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力.硬度的测试方法很多,生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种.(一)布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头,在载荷P的作用下压入被测试金属表面,保持一定时间后卸载,测量金属表面形成的压痕直径d,以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值.布氏硬度指标有HBS和HBW,前者所用压头为淬火钢球,适用于布氏硬度值低于450的金属材料,如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等;后者压头为硬质合金,适用于布氏硬度值为450~650的金属材料,如淬火钢等.布氏硬度测试法,因压痕较大,故不宜测试成品件或薄片金属的硬度.(二)洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为f1.558mm(1/16英寸)的淬火钢球为压头,以一不定的载荷压入被测试金属材料表面,根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值.常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC三种.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压为600N时,用HRA表示.其测量范围为60~85,适于测量合金、表面硬化钢及较薄零件.采用f1.588mm淬火钢球为压头,施加压力为1000N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为25~100,适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压力为1500N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为20~67,适于测量淬火钢、调质钢等.洛氏硬度测试,操作迅速、简便,且压痕小不损伤工件表面,故适于成品检验.硬度是材料的重要力学性能指标.一般材料的硬度越高,其耐磨性越好.材料的强度越高,塑性变形抗力越大,硬度值也越高.1.1.4 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用ak表示,单位为J/cm2.冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定,即把被测材料做成标准冲击试样,用摆锤一次冲断,测出冲断试样所消耗的冲击AK,然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性.ak值越大,则材料的韧性就越好.ak值低的材料叫做脆性材料,ak值高的材料叫韧性材料.很多零件,如齿轮、连杆等,工作时受到很大的冲击载荷,因此要用ak值高的材料制造.铸铁的ak值很低,灰口铸铁ak值近于零,不能用来制造承受冲击载荷的零件.低碳钢的力学性能指标低碳钢由于含碳量低,它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的,拉伸开始时,低碳钢试棒受力大,先发生变形,随着变形的增大,受力逐渐减小,当试棒断开的瞬间,受力为“0”,其受力曲线是呈正弦波>0的形状.铸铁由于轫性差,拉伸开始时,受力是逐步加大的,当达到并超过它的拉伸极限时,试棒断开,受力瞬间为“0”,其受力曲线是随受力时间延长,一条直线向斜上方发展,试棒断开,直线垂直向下归“0”.同样的道理:低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低,当对低碳钢试块进行压缩实验时,受力逐渐加大,试块随外力变形,当试块变形达到极限时,其受力也达到最大值,其受力曲线是一条向斜上方的直线.铸铁则不然,开始时与低碳钢受力情况基本相同,只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时,受力逐渐减小,直到试块在外力下被破坏(裂开),受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同.以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点.简述常用力学性能指标在选材中的意义?钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性.简单的可这样解释:强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力.有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs.强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力.常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV.硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力.有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ.塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk.冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强.一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝.＂钢材的主要力学性能指标有哪些(1)拉伸性能反映建筑钢材拉伸性能的指标,包括屈服强度、抗拉强度和伸长率.屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据.抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)是评价钢材使用可靠性的一个参数.强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料.钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性.在工程应用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示.伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力.伸长率越大,说明钢材的塑性越大.试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率.对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求.预应力混凝土用高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点,抗拉强度高,无明显的屈服阶段,伸长率小.由于屈服现象不明显,不能测定屈服点,故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称条件屈服强度,用σ0.2表示.(2)冲击性能冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力.钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响.除此以外,钢的冲击性能受温度的影响较大,冲击性能随温度的下降而减小;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度.脆性临界温度的数值愈低,钢材的低温冲击性能愈好.所以,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材.(3)疲劳性能受交变荷载反复作用时,钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏.疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故.钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高.硬度硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

材料的力学性质和应力分析

材料的力学性质和应力分析材料的力学性质是指材料在受到外力作用下的表现和特性。

了解材料的力学性质对于工程设计和制造具有重要意义，可以帮助我们优化结构和提高材料的使用效能。

本文将从基本概念入手，介绍材料的力学性质以及应力分析的相关内容。

一、弹性模量弹性模量（Young's modulus）是一个衡量材料刚度或者变形能力的物理量。

它定义为单位应力下材料所产生的应变。

一般表示为E，单位是帕斯卡（Pa）。

弹性模量越大，材料的刚性越高，变形能力越小。

常见的材料如钢材、铝合金等具有较高的弹性模量，而橡胶等弹性材料则具有较低的弹性模量。

二、屈服强度屈服强度是指材料在受到外力作用时开始产生塑性变形的应力值。

一般表示为σy，单位仍为帕斯卡。

屈服强度是材料抗应力能力的重要指标之一，反映了材料的强度和韧性。

一般来说，屈服强度越高，材料的抗应力能力越强。

三、断裂韧性断裂韧性是材料在受到外力作用时破坏前所能吸收的能量。

它是一个衡量材料抗断裂性能的指标，常用单位是焦耳/平方米。

高断裂韧性的材料能够在承受冲击或挤压等外力时具有较强的韧性和延展性，不容易发生断裂。

如钢材、陶瓷等材料具有较高的断裂韧性。

四、材料的应力分析应力是材料单位面积上的力，通常表示为σ，单位为帕斯卡。

应力分析是研究材料在受到外力作用时，应力如何分布和变化的过程。

常见的应力分析方法有静力学和动力学两种。

静力学应力分析是指在力平衡的条件下，通过解析或者数值方法计算材料的应力分布。

动力学应力分析则考虑了外界作用下材料的惯性效应和动态变化，对于研究材料在高速运动或者冲击载荷下的应力响应非常重要。

结论材料的力学性质和应力分析对于工程设计和制造过程具有重要的指导意义。

通过了解材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等性质，可以选择合适的材料类型，提高工程结构的可靠性和安全性。

同时，对于材料在受到外力作用时的应力分布和变化进行分析，可以帮助我们预测材料的受力情况，设计合理结构以及降低材料失效的风险。

材料的基本力学性质

1）材料的组成、结构与构造：材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的组成相同，
其构造不同，强度也不一样。 2）孔隙率与孔隙特征：
材料的孔隙率愈大，则强度愈小。对于同一品种的材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。一般表观密度大的材料，其强度也大。
3）试件的形状和尺寸：
受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高。
二、材料的弹性和塑性
1、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。
2、塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。
3、弹性变形与塑性变形的特点弹性变形：变形大小与外力成正比，其比例系数称为
3、硬度测试方法：硬度计
3、耐磨性定义：材料在各种作用下抵抗磨损的能力耐磨性指标：耐磨硬度或磨耗率计算公式：
块体材料 Q G1 G2 A
散粒材料 Q G1 G2 100% A
式中，Q—材料的耐磨硬度或磨耗率；
G1、G2—材料耐磨试验前后的质量；
A—试件受磨面积。
一、材料的强度及强度等级
1、定义：材料抵抗破坏的能力称为强度。 2、材料的强度：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强
度）及抗剪强度等。材料的这些强度是通过静力试验来测定的，故总称为静力
强度。材料的静力强度是通过标准试件的破坏试验而测得。
3、材料强度试验方法
1）材料的抗拉、抗压、抗剪强度（实验）
弹性模量。材料在弹性变形范围内，弹性模量为常数。弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，弹性模量愈大，材料愈不易变形。

材料的力学性能

第三章材料的力学性能第一节拉伸或压缩时材料的力学性能一、概述分析构件的强度时，除计算应力外，还应了解材料的力学性质（Mechanicaiproperty ），材料的力学性质也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性。

它要由实验来测定。

在室温下，以缓慢平稳的方式进行试验，称为常温静载试验，是测定材料力学性质的基本试验。

为了便于比较不同材料的试验结果，对试件的形状、加工精度、加载速度、试验环境等，国家标准规定了相应变形形式下的试验规范。

本章只研究材料的宏观力学性质，不涉及材料成分及组织结构对材料力学性质的影响，并且由于工程中常用的材料品种很多，主要以低碳钢和铸铁为代表，介绍材料拉伸、压缩以及纯剪切时的力学性质。

二、低碳钢拉伸时的力学性质低碳钢是工程中使用最广泛的金属材料，同时它在常温静载条件下表现出来的力学性质也最具代表性。

低碳钢的拉伸试验按《金属拉伸试验方法》（GB/T228—2002）国家标准在万能材料试验机上进行。

标准试件（Standard specimen ）有圆形和矩形两种类型，如图3-1所示。

试件上标记A 、B 两点之间的距离称为标距，记作l 0。

圆形试件标距l 0与直径d 0有两种比例，即l 0=10d 0和l 0=5d 0。

矩形试件也有两种标准，即00l l ==其中A 0为矩形试件的截面面积。

试件装在试验机上，对试件缓慢加拉力F P ，对应着每一个拉力F P ，试件标距l 0有一个伸长量Δl o 表示F P 和Δl 的关系曲线，称为拉伸图或F P —Δl 曲线。

如图3-2a ，由于F P —Δl 曲线与试件的尺寸有关，为了消除试件尺寸的影响，把拉力F P 除以试件横截面的原始面积A 0，得出正应力0P F A σ=为纵坐标；把伸长量Δl 除以标距的原始长度l 0，得出应变0l l ε∆=为横坐标，做图表示σ与ε的关系（图3-2b ）称为应力——应变图或σ—ε曲线（Stress-strain curve ）。

材料的力学性质

材料的力学性质
1、强度：材料抵抗外力破坏的能力。

2、弹性和塑性：
1、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够恢复原来形状的性质。

这种可以完全恢复的变形称为弹性变形。

弹性模量E在材料的弹性范围内是不变的。

2、塑性：在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍然保持变形后的形状和尺寸的下性质。

3、脆性和韧性：
1、脆性：材料在外力作用下，无明显形变而突然破坏的性质。

（脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。

）
2、韧性（冲击韧性）：在冲击和震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的形变而不破坏的性质。

4、硬度和耐磨性：
1、硬度：材料表面抵抗其他物体压入或刻划得能力。

（硬度大的材料强度高耐磨性较强但不易加工）
2、耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。

（耐磨性与材料的组成结构、强度、硬度有关。

）。

第二章土木工程材料基本性质(2)

第四节材料的力学性质材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化和抵抗外力能力的性质。这些变化包括材料的变形和破坏 1.材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。通常情况下，材料内部的应力多由外力（或荷载）作用而引起，随着外力增加，应力也随之增大，直至应力超过材料内部质点所能抵抗的极限，即强度极限，材料发生破坏。
露石混凝土路面
水泥混凝土道路表面
路面由于长年受到车辆及行人的磨损，表面水泥砂浆层剥落，导致露石。主要原因是水泥混凝土的耐磨性不够
酸雨腐蚀
材料的环境协调性

土木工程材料的发展方向要求除具有良好的使用性能外，还须具有良好的环境协调性能，即具有好的耐久性、低的环境负荷值和高的可循环再生率，强调环保绿色建材。
物理作用可有干湿变化、温度变化及
冻融变化等。这些作用将使材料发生体积的胀缩，或导致内部裂缝的扩展。时间长久之后即会使材料逐渐破坏。在寒冷地区，冻融变化对材料会起着显著的破坏作用。在高温环境下，经常处于高温状态的建筑物或构筑物，所选用的建筑材料要具有耐热性能。在民用和公共建筑中，考虑安全防火要求，须选用具有抗火性能的难燃或不燃的材料。
（2）某家居装修采用一种超过放射性物质控制要求规定的花岗岩作地板。经检测，室内氡含量高，后被迫拆除更换。
氡是由镭衰变产生的自然界唯一的天然放射性惰性气体，无味，在空气中易被呼吸系统截留，并在局部区域不断累积而诱发肺癌。科学研究表明，有相当部分的肺癌患者与氡有关。

习题一

习题二
m1 m2 G A
式中 G------材料的磨耗率，（g/cm2） m1 ----材料磨损前的质量，（g） m2-----材料磨损后的质量，（g） A------材料试件的受磨面积（cm2）

材料的力学性质

材料的力学性质
材料的力学性质是指材料在外力作用下所表现出的特性，包括材料的弹性、塑性、蠕变、断裂等。

这些性质对于材料的设计、选择和应用具有重要的意义。

首先，弹性是材料最基本的力学性质之一。

弹性是指材料在受到外力作用后能
够恢复原状的能力。

当外力作用停止后，材料能够完全恢复到原来的形状和尺寸。

弹性是材料在工程应用中的重要性质，它直接影响着材料的使用寿命和安全性能。

其次，塑性是材料的另一个重要力学性质。

塑性是指材料在受到外力作用后能
够发生形变并能够保持形变的能力。

塑性材料在受到外力作用后会发生永久性变形，这种性质使得塑性材料在金属加工、塑料成型等方面具有重要的应用价值。

除了弹性和塑性，材料的蠕变性也是一个重要的力学性质。

蠕变是指材料在长
时间受到持续外力作用下发生的变形现象。

在高温、高压环境下，材料的蠕变性将对材料的稳定性和可靠性产生重要影响，因此在材料的设计和选用中需要充分考虑蠕变性。

最后，断裂是材料的另一个重要力学性质。

断裂是指材料在受到外力作用下发
生破裂的现象。

材料的断裂性质直接关系到材料的安全性能，因此对于材料的断裂性质需要进行充分的评估和测试。

综上所述，材料的力学性质对于材料的设计、选择和应用具有重要的意义。

弹性、塑性、蠕变和断裂是材料最基本的力学性质，它们直接影响着材料的使用寿命、安全性能和可靠性。

因此，在材料的设计和选用中需要充分考虑材料的力学性质，以确保材料具有良好的性能和可靠性。

土木工程材料的基本性质常用资料

第二节材料的基本力学性质
例：混凝土材料，通包过调括整原承材受料品荷种及载配的合比能，可力以（获得强具有度不）同强、度、变表形观密（度等弹性性质的、混凝塑土性；、弹性（4）影响因素模：量孔隙）率、、含断水率裂。（脆性、韧性）等。
8、材料的结构是如何影响其性能的？ 10、材料的性能与使用性能有何关系？ 2%，将该石灰石破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密度和空隙率。
土木工程材料的基本性质
第一节材料的物理性质
包括与重量、构造状态有关的性质（密度、孔隙率）；与水有关的性质（亲水性、吸水性、耐水性）；与热有关的性质（导热性）；与声有关的性质（吸声性）。
基本概念
密度，表观密度，容积密度，堆积密度；孔隙率，孔隙特征；空隙率；润湿角，亲水性；吸水率，含水率；导热系数，热阻，热容量。亲水性材料，绝热材料，吸声材料。
3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g，浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、吸水率、干表观密度。
4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密度和空隙率。
材料科学的一6个、基本建原筑理是物：材的料屋的性面能取、决外于材墙料的、组基成与础结构所。使用的材料各应具备哪些性质？
8、材料的结构是如何影响其性能的？
屋面：抗弯、抗冲、轻质、抗渗、抗冻、保温隔热、耐候性。外墙：抗压、抗冲、轻质、抗渗、抗冻、保温隔热、耐候性、隔声。基础：抗压、耐水、耐腐蚀、抗渗。
7强、度材，料比的强组度成；是基如本何影概响念其性能的？
2%，将该石灰石破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密度和空隙率。

建筑材料的基本性质(7)

可整理ppt
7
堆积密度的测量
堆积体积－是指包含颗粒内部孔隙和颗粒之间的空隙在内的体积。
堆积密度的测量：
1）容器法：散粒材料装入容器－量测体积－称净重－
代入公式
2）自然堆积法：堆积成一定形状－量测几何体积－称重－
代入公式
可整理ppt
8
常用材料的状态参数
见教材P5－表1－1
可整理ppt
9
二、材料的状态参数
第二章建筑材料的基本性质
内容：
2.1材料的基本物理性质
2.2材料的基本力学性质
2.3材料的耐久性
可整理ppt
1
2.1 材料的基本物理性质
内容：材料的状态参数材料的结构参数材料与水有关的性质材料的热工性质
可整理ppt
2
一、材料的状态参数
1、实际密度（密度）－材料在绝对密实状态下单位体积的质量。单位g/cm3或kg/m3。
1、密实度－指材料体积内被固体物质所充实的程度。反映材料的致密程度。
公式
DV o 10% 0
Vo
影响材料的：强度吸水性耐久性导热性
可整理ppt
10
状态参数
2、孔隙率－指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。直接反映材料的致密程度。
公式
PV oV oV1V V o(1o)10 % 0
孔隙率与密实度的关系 P+D=1
依达西定律
K ＝ Wd AtH
式中 K－材料的渗透系数（ml/cm2.s） W－透过材料试件的水量（ml） t－透水时间（s） A－透水面积（ cm2 ） H－静水压力水头（cm） d－试件的厚度（cm）
可整理ppt
22

建筑材料的基本性质有哪些

建筑材料的基本性质有哪些1.力学性能：建筑材料需要具备一定的强度和刚度，以承受荷载并保持结构的稳定性。

强度指材料抗拉、抗压和抗弯的能力，刚度指材料在受力下变形的能力。

2.耐久性：建筑材料需要耐久，即在长期使用和环境影响下仍能保持其性能和功能。

耐久性受到材料的化学稳定性、耐热性、耐候性和耐腐蚀性等因素的影响。

3.导热性和隔热性：建筑材料需要具备良好的导热性和隔热性能。

导热性指材料传导热量的能力，隔热性指材料阻止热量传导的能力。

合适的导热性和隔热性能可以节约能源，并提高建筑的舒适度。

4.导电性：对于一些特殊需求，如电气工程中，材料的导电性成为一个重要的性能指标。

导电性指材料能否传导电流的能力。

5.透明性：建筑材料的透明性是指材料对可见光的透过能力。

对于建筑物中的窗户和立面材料，透明性是重要的设计和功能要求。

6.阻燃性：建筑材料需要具备一定的阻燃性能，以保证建筑物在火灾发生时不易燃烧及蔓延，并提供逃生通道和安全时间。

7.声学性能：建筑材料对声音的传播和吸收具有不同的性能。

声学性能的好坏直接影响建筑物的声学环境。

8.环境友好性：建筑材料的环境友好性包括对环境的污染程度、可再生性和回收利用率等方面。

环境友好的材料可减少对环境的影响，并推动可持续发展。

9.施工性能：建筑材料需要具备良好的施工性能，方便加工、搬运、安装和连接。

施工性能可以影响工程进度和质量。

10.经济性：建筑材料的经济性是指材料的成本效益和使用寿命之间的关系。

材料的经济性需要综合考虑材料的性能、价格和维护等因素。

综上所述，建筑材料的基本性质涉及了力学性能、耐久性、导热性和隔热性、导电性、透明性、阻燃性、声学性能、环境友好性、施工性能和经济性等方面。

在选择和使用建筑材料时，需要综合考虑这些性质的要求，并根据具体的工程需求做出合适的选择。

810材料力学

810材料力学引言:810材料力学是一门研究材料的力学性质和行为的学科。

它涉及材料的强度、刚度、韧性等力学性质，以及材料在受力下的变形、断裂、疲劳等行为。

本文将从材料的基本力学性质、材料的强度和刚度、材料的变形与断裂等方面介绍810材料力学的相关内容。

一、材料的基本力学性质材料的力学性质主要包括弹性模量、泊松比和密度等。

弹性模量是材料在受力时变形的能力，是衡量材料刚度的指标。

泊松比描述了材料在受力时横向收缩程度与纵向伸长程度之间的比值，是材料的柔韧性指标。

密度是材料单位体积的质量，影响材料的轻重程度。

二、材料的强度和刚度材料的强度是指材料在受力下能够承受的最大应力。

强度与材料的断裂点有关，不同材料由于其内部结构和成分不同，具有不同的强度。

刚度是指材料在受力时的变形程度，刚度越高，变形程度越小。

材料的强度和刚度是材料设计和应用的重要考虑因素。

三、材料的变形与断裂材料在受力下会发生变形和断裂。

变形分为弹性变形和塑性变形两种形式。

弹性变形是指材料在受力后恢复到原始形状的能力，而塑性变形则是指材料在受力后无法完全恢复的变形。

断裂是材料在受力过程中发生破裂的现象，其中包括静态断裂和疲劳断裂两种类型。

静态断裂是指材料在受到静态荷载作用下破裂，而疲劳断裂是指材料在受到反复荷载作用下发生破裂。

结论:810材料力学是研究材料力学性质和行为的学科，涵盖了材料的强度、刚度、变形和断裂等方面。

材料的基本力学性质包括弹性模量、泊松比和密度，这些性质影响着材料的力学行为。

材料的强度和刚度是材料设计和应用时需要考虑的重要因素，而材料的变形和断裂则与材料的强度和刚度密切相关。

通过深入研究材料力学，可以更好地理解材料的性能和行为，为材料的设计和应用提供科学依据。

材料的力学性能有哪些

材料的力学性能有哪些材料的力学性能是材料的重要性能之一，它可以从物理学和材料学的角度来考虑。

文章通过回顾、总结相关力学性能的概念，介绍材料的力学性能的分类，总结和讨论力学性能的影响因素，以及近年来力学性能的相关技术发展，旨在为大家深入了解材料的力学性能提供参考。

一、材料的力学性能1、定义力学性能是一种对材料造成外力作用时材料的变形和断裂特性的描述。

它是材料受外力作用时生成的变形、损耗、失效和断裂性能指标，也是评估材料性能的重要指标。

力学性能由材料强度、塑性性能、硬度、刚性、弹性、断裂性能等组成。

2、分类根据材料的力学性能的不同性质，可以将它分为静态性能和动态性能。

（1）静态性能是指材料在恒定力作用下的变形或断裂性能，具体又可以分为抗拉强度、抗压强度、弹性模量、抗剪强度、断裂硬度、抗蠕变强度、塑性变形率以及抗冲击性能等。

（2）动态性能是指材料在变化的力或频率作用下的变形或断裂性能。

常见的指标有拉伸强度、屈服强度、抗疲劳强度、抗韧性、低周疲劳极限等。

二、影响力学性能的因素1、组织结构材料的力学性能主要受材料的组织结构影响。

材料的组织结构包括材料的基体组织、细观结构以及表面处理等。

其中材料细观结构和表面处理是影响力学性能的重要因素，例如材料的细观结构可影响材料的力学强度、韧性和断裂等，表面处理可影响材料的磨损性、抗腐蚀性、耐腐蚀性等。

2、成分材料中含有的物质成分是影响力学性能的重要因素。

材料中物质成分的多少和含量对材料的力学性能具有重要影响，例如合金中添加的各种微量元素可以改善材料的力学性能，改进材料的强度、硬度、耐磨性和断裂强度等。

三、近年来力学性能技术发展1、改性技术近年来，科学家们采用改性技术，设计和合成新型纳米功能介质，从而改变材料的组织结构和相应的力学性能。

例如纳米丝增强的复合材料可以改变材料的组织结构，从而改善材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗蠕变强度、断裂硬度和抗冲击性能等。

2、复合技术复合技术也是改善材料力学性能的重要手段。