3结构材料的力学性能
结构材料的力学性能资料
三、钢筋与混凝土相互作用
（一）. 粘结力
胶合力
钢
筋
摩擦力
机械咬合力
主要作用
带肋钢筋的机械咬合力 > 光圆钢筋的机械咬合力 注意：钢筋表面的轻微锈蚀也增加它与混凝土的粘结力
（2）粘结应力分析 (以拉拔试验为例)
由试验可知： （1）最大粘结应力在离开端 部的某一位置出现，且随拔 出力的大小而变化，粘结应 力沿钢筋长度是曲线分布； d P （2）钢筋的埋入长度越长， 拔出力越大，但埋入长度过 大时，则其尾部的粘结应力 很小，基本不起作用； （3）粘结强度随混凝土强度 等级的提高而增大； （4）带肋钢筋的粘结强度高 于光圆钢筋，而在光圆钢筋 末端做弯钩大大提高拔出力
P
土的应变随时间继续增
长的现象被称为徐变。
二、混 凝 土
2. 混凝土的变形
长期荷载作用下混凝土的变形性能----影响徐变的因素
•应力： c<0.5fc，徐变变形与应力成正比----线性徐变 0.5fc<c<0.8fc，非线性徐变 c>0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定 •加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大 •水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大 •骨料越硬，徐变越小
解：1、直径为28mm>25mm,锚固长度需乘以修正系数取1.1；
2、 钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配 有箍筋，锚固长度需乘以修正系数取0.8；
3、实配钢筋较多，需乘以1/1.05
故：
la lab 1.1 0.8
fy ft
d
1 360 0.14 32 663m m 1.05 2.04
纵向受力钢筋为HRB400级，直径为28mm，求纵 向受拉钢筋的锚固长度。
建筑结构材料的物理力学性能
6
中高强钢丝和钢绞线
中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三 种。另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
多功能性 可以制得不同物理力学性质的混凝土，基本上能满足所有不同工
程的要求。
可加工性 可以按照工程结构的要求，浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或
预制构件。
和钢筋的兼容性 钢筋等有牢固的粘结力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，能制
作钢筋混凝土结构和构件。
低能耗性 能源消耗较烧结砖及金属材料低，能耗大约是钢材的1/90。
有在春秋战国时期就已兴修水利如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程所55在1400年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥这是世界上最早的单孔敞肩式石拱桥桥长5082m宽约9m为拱上开洞既可节约石材且可减轻洪水期的水压力它无论在材料使用结构受力艺术造型和经济上都达到了相当高的成就该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑
3.1 建筑钢材
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
1
1、建筑结构常用的钢材类别
（1）结构钢材种类：
碳素钢
按含碳量不同可分为：
低碳钢（含碳量少于0.25%） 中碳钢（含碳量在0.25%～0.6%） 高碳钢（含碳量在0.6%～1.4%）
材料的力学性能有哪些
材料的力学性能有哪些
1材料力学性能
材料力学性能是指材料受外力作用时产生的结构变形以及产生的变形所抵抗的力之间的相互关系。
材料力学性能决定着物体能够承受多大载荷，从而保证物体的安全和稳定性，也是应用工程材料的重要考量标准。
材料力学性能的分类：
1.1弹性性能
弹性性能是指材料受外力作用时能够承受的恢复力的大小，是衡量材料的强度的重要指标。
包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度和断裂强度等级。
若外力作用则材料发生变形，材料结构恢复后变形越小，弹性性能越好。
1.2理论性能
理论性能是指材料在不受外力作用时产生的固有属性，一般包括形状、尺寸、密度、抗剪强度、压缩性能等。
这些性能判断材料的加工性能。
1.3定向性能
定向性能是指材料在特定方向受外力作用时，所产生的变形程度以及抵抗力的大小，一般包括抗断裂性能、抗拉伸性能、抗压缩性能以及特殊材料（如硅胶、聚氨酯）的韧性，用来测试其在特定应用场合时的表现。
1.4加工性能
加工性能是指材料加工时机械性能指标，一般包括热处理性能、热变形性能、焊接性能以及表面质量等。
1.5材料寿命性能
材料寿命性能是指材料受到温度、湿度、外力等作用时的抗老化性能，是材料用途的重要考量标准，一般包括热稳定性、导热性能、环境老化性能、化学稳定性等。
以上就是材料的力学性能的分类及指标，它们的测试可以反映出一种材料的强度、稳定性、耐久性及环境效应等状况。
选择合适的材料并使之满足应用要求，需要对材料力学性能做出合理评估。
第三章 结构材料的力学性能及指标
第一节 结构材料基本要求
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。 弹性变形与塑性变形的区别：前者为可逆变形，后 者为不可逆变形。 材料塑性性能是决定结构或构件是否安全可靠的重要 参数之一，可以通过测量材料伸长取断面收缩率或冷弯 性能来确定材料的塑性性能。
第一节 结构材料基本要求
一、结构材料力学性能的基本要求
工程结构对材料力学性能的要求是通过力学性能指标 来实现的，而力学性能指标又是通过实验方法测定的。 结构材料主要力学性能指标有：强度、弹性、塑性、 冲击韧性与冷脆性、徐变和松弛等。
第一节 结构材料基本要求
(一)强度
强度是材料抵抗破坏能力的指标。
二、其他要求
结构材料不仅要满足强度、弹性、塑性等力学性能方
面的要求，还有满足其他的一些基本要求：
1．协同工作性能
材料的协同工作性能是指两种或两种以上的材料或杆 件可以融合成一体，共同参与受力和变形，而不会轻易 分开的性能。 如钢材的可焊性、钢筋和混凝土之间的共同工作性能
以及砌块与砂浆之间的粘结性能等。
能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。这种外力消失 后瞬间恢复的变形称为弹性变形。
弹性模量：是反映材料受力时抵抗弹性变形的能力，
即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形 的一个重要指标。 在弹性范围内，弹性模量为常数，其值等于应力与应 变的比值，即：Es=σ/ε 弹性模量越大，材料的刚度越大，即越不容易变形。
第一节 结构材料基本要求
(三)冲击韧性
冲击韧性是指钢材抗冲击而不破坏的能力。
冲击韧性与材料的塑性有关，但是又不等同于塑性，
它是强度和塑性的综合指标。
材料的冲击韧性与其内在质量、宏观缺陷和微观组成
结构材料的力学性能及选用
n26 1(0fcu 5)0当 ,n2时， n2取
c fc
c
fc 110c
n
o
0
0 0 .0 0 0 .5 2 fc u 5 1 0 50
c u
u 0 .00 fc 3 u 5 3 0 1 5 0
侧向受约束时混凝土的变形特点
c fcc
fc 非约束混凝土
Ec Esec
o
c0 2c0 sp cc
立方体抗压强度标准值fcuk
标准试块：150×150 ×150mm
非标准试块：100×100 ×100 ，换算系数：0.95 200×200 ×200 ，换算系数：1.05
§立方体抗压强度标准值是确定混凝土强度等级的标准。
我国规范的混凝土强度等级有：C15，C20，C25，C30，
C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，
结构材料的力学性能及选用
（优选）结构材料的力学性能 及选用
屈服强度： σB ，是钢筋关键性的强度指标。
对于有明显屈服点的钢材，由于钢材的屈服将产生明 显的、不可恢复的塑性变形，从而导致构件可能在钢材尚 未进入强化阶段就产生过大的变形和裂缝，因此在正常使 用情况下，构件中的钢材应力应小于其屈服强度。
特征值：
概率 密度
强度 标准值
强度 平均值
强度标准值 = 强度平均值 - 2×均方差
材料强度
2、塑性指标
伸长率：反映钢材塑性性能的指标。
5 ,10
l
l0 l0
伸长率越大，则钢材的塑性越好。
冷弯性能：反映钢材在常温下的塑性 加工性能的指标。
用弯心直径和弯曲角度来表示。
二、钢材的冷加工和热处理
03-材料的力学性能
其它塑性材料拉伸时的力学性能
σ /MPa
900 700 500 300 100 0 10 20 30 40 50 60
σ 锰钢
b a σ 0.2
镍钢
青铜 ε（%） 0.2 ε （%）
断裂破坏前产生很大塑性变形； 没有明显的屈服阶段。
名义屈服 极限σ 0.2
脆性材料拉伸时的力学性能
σ /MPa
500 400 300 200 100 0 0.2 0.6 1.0 1.4
ε（%）
铸铁压缩时的σ ~ ε 曲线
反映材料力学性能的主要指标
强度性能 反映材料抵抗破坏的能力，塑性材料： σs 和 σb ，脆性材料：σb ； 弹性性能 反映材料抵抗弹性变形的能力：E； 塑性性能 反映材料具有的塑性变形能力： δ和ψ 。
塑性材料在断裂时有明显的塑性变形；而脆性材料 在断裂时变形很小。 塑性材料在拉伸和压缩时的弹性极限、屈服极限和 弹性模量都相同，它的抗拉和抗压强度相同。而脆性 材料的抗压强度远高于抗拉强度。
b a
拉伸试验结果分析(低碳钢)
虎克定律： 虎克定律：当σ ≤ σp （ σe ） 时，应力与应变成直 线关系，即
σ = Eε σ E = = tgϑ ε
E称为材料的弹性模量， 单位：N/m2, Pa, MPa
拉伸试验结果分析(低碳钢)
E的物理意义 的物理意义 P ∆l σ= ε= 将 A0 l0 代入
现象：试件某个部位突然变细，出现局部收缩——颈缩。 现象
特点： 特点 a、df曲线开始下降，产生变形所需拉力P逐渐减小； b、实际应力继续增大，但σ 为名义应力，A变小没 有考虑，所以d点后σ ~ ε曲线向下弯曲； c、到达f点时，试件断裂。
拉伸试验结果分析(低碳钢)
第3-4章 建筑结构材料的力学性能与设计原则
七,设计表达式——正常使用极限
S≤C
式中:C——结构或构件达到正常使用极限要求的限值 裂缝—表5.2.5(P111),挠度—表5.2.6(P113)
1,裂缝验算——取荷载效应的标准组合
S=Sk S=Sq
S k = S Gk + S Q1k + ∑ψ ci S Qik
i =2
n
2,挠度验算——取荷载效应的准永久组合
第三章 建筑结构材料的力学性能
3.1 材料的弹性,塑性和延性 一,弹性 弹性——材料受力后,当外力移去时,应力 弹性 和应变都可以完全恢复为零的特性. 二,塑性 塑性——材料受力后,即使外力移去,应变 塑性 也不能完全恢复为零的特性,即有残余应变. 延性——材料超过弹性极限后直至破坏过程 三,延性 延性 中的变形能力良好的性能. 四,脆性 脆性——材料破坏前变形能力差的性能. 脆性
�
定义,表现
2,正常使用 极限状态
定义,表现
4.2.3 建筑结构的设计状况
1,持久状况:如正常使用 2,短暂状况:如施工堆载 3,偶然状况:如爆炸
4.2.4 结构设计原理与方法
一,结构的可靠度 建筑结构在 规定的时间内? ←设计基准期,通常为50年 规定的条件下? ←正常设计,正常施工,正常使用 完成预定功能? ←安全性,适用性,耐久性, 的概率.
4.2.1 结构的功能要求 1,安全性——安全等级,表4.2.1 2,适用性——裂缝,挠度 3,耐久性——设计基准期 4,稳定性:整体稳定,局部稳定
4.2.2 结构的极限 极限状态 极限
一,定义:
由可靠向失效转变的临界状态. 是结构或其构件能够满足前述某一功能要 求的临界状态.
二,分类:P43-44 1,承载能力 极限状态
机械制造基础3_材料的力学性能指标
机械制造基础3_材料的力学性能指标材料的力学性能指标是指材料在力学加载下的表现和性能参数，用来评估材料的强度、刚度、韧性、耐磨性、抗疲劳性等。
以下将介绍常见的材料力学性能指标。
1.强度：材料的强度指的是其所能承受的最大应力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
屈服强度是材料在弹性阶段的抗拉、抗压应力，即在材料开始发生塑性变形之前所能承受的应力。
抗拉强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力，抗压强度是材料在受压过程中的最大应力。
2.刚度：材料的刚度指的是其抵抗变形的能力。
常见的刚度指标有弹性模量、切变模量等。
弹性模量是材料在弹性阶段的刚度大小，可以描述材料在拉伸或压缩时的回复能力。
切变模量是材料在剪切变形时的刚度大小，可以衡量材料的抗扭转能力。
3.韧性：材料的韧性指的是其在断裂前能够吸收的能量。
常见的韧性指标有延伸率、冲击韧性、断裂伸长率等。
延伸率表示材料在受拉时能够延长的程度，冲击韧性表示材料在受冲击载荷下的抵抗性能，断裂伸长率是材料在断裂前拉伸的长度与初始长度之比。
4.耐磨性：材料的耐磨性指的是其抗磨损能力。
常见的耐磨性指标有硬度、摩擦系数等。
硬度表示材料抵抗表面划伤、模具磨损等形变的能力，摩擦系数表示材料表面与其他物体接触时的磨擦阻力。
5.抗疲劳性：材料的抗疲劳性指的是其抵抗循环加载下疲劳破坏的能力。
常见的抗疲劳性指标有疲劳极限、疲劳寿命等。
疲劳极限是材料在疲劳加载下所能承受的最大应力，疲劳寿命表示材料在循环加载下能够承受的加载次数。
除了上述指标外，材料还有其他性能指标，如导热性能、热膨胀系数、电导率等，这些性能指标主要用于材料的特殊应用领域。
总而言之，材料的力学性能指标是评估材料力学特性的重要依据，不同的材料具有不同的力学性能指标，根据具体应用需求选择合适的材料和合适的力学性能指标是非常重要的。
新03材料力学性能
b
o
残余 变形
o'
冷拉率
冷拉的特点： 冷拉经时效 1、可采用控制应力和控制 d' 冷拉率两种方法。 d 2、冷拉时应力值必须超过 钢筋的屈服强度。 3、时效硬化(屈服点提高)。 冷拉无时效 4、冷拉后可提高钢材的抗 拉强度，但屈服台阶变短。 不提高钢筋的抗压强度。 5、钢筋设计时仍采用冷拉 前的截面。 6、焊接产生的高温使钢筋 e 软化(强度降低,塑性增加) 故需焊接的钢筋须先焊后拉; 另外冷拉只能提高抗拉强 度。)
受力强度： s1, s2 (拉－压) 强度降低
2、三轴受压：(如图)
200
三向受压时，混凝土的 抗压强度和极限变形都 有较大提高。 其原因：横向约束约束 了横向变形，限制了内 部裂缝的产生和发展。
150
s3= 50N/mm2 35N/mm2
s1
100
s3
10N/mm2
s3
50
0
5
抗压强度提高 : f c f c 4.1s 2 c
塑性变形的基础
一）混凝土的立方体抗压强度（fcu）
用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养
护条件下（温度20±2℃，相对湿度大于95%或在水
中）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承压
面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.15～0.3N/mm2）
测得的抗压强度值称为混凝土立方体试件抗压强度 （简称立方体抗压强度），用符号fcu表示。（对某 一试件）
s0.2
a
残余应变为0.2%所对应的应力 0.2
《规范》取s0.2 =0.8 fu
0.2%
有、无明显流幅钢筋的应力-应变图的比较
s(N/mm2)
ft
流幅 极限强度
材料的力学性能与结构关系研究
材料的力学性能与结构关系研究材料的力学性能与结构之间有着密切的关系，对于不同种类的材料而言，其力学性能的优劣往往与其内在结构的完善程度有着直接的关联。
近年来，随着科学技术的不断进步和人们对材料研究的不断深入，越来越多的结构材料在不同领域得到了广泛的应用。
因此，研究材料的力学性能与结构关系，对于改进材料工艺，提高材料性能具有重要的意义。
一、力学性能的定义与测量力学性能是指材料在外界力的作用下所表现出的性能特征。
力学性能包括强度、韧性、硬度、刚度等多个方面。
强度是指材料抵抗外部力量的能力，通常用抗拉强度或抗压强度来表示。
韧性是指材料抵抗外部力破坏的能力，通常用断裂韧性或冲击韧性来表示。
硬度是指材料抵抗表面被硬物划伤的能力，通常用洛氏硬度或维氏硬度来表示。
刚度是指材料在受力下的变形能力，通常用弹性模量或切变模量来表示。
测量材料的力学性能需要使用一系列的试验方法和仪器设备，常见的试验方法有拉伸试验、压缩试验、扭转试验、冲击试验等。
这些试验方法主要通过施加一定的外部力量，来观察材料在受力过程中的变形与破坏情况，从而确定其力学性能。
二、材料的内部结构对力学性能的影响材料的内部结构是指材料的组织形态、晶粒结构、晶界、缺陷等微观结构的总称。
材料的内部结构对其力学性能有着重要的影响。
首先，材料的组织形态与力学性能密切相关。
材料的组织形态包括均匀组织、非均匀组织、层状组织等。
均匀组织的材料具有较高的强度和韧性，而非均匀组织的材料则容易出现局部应力集中，从而导致破坏。
层状组织的材料具有良好的韧性和抗拉强度，可广泛应用于飞机和汽车等领域。
其次，晶粒结构是影响材料力学性能的重要因素之一。
晶粒结构的完善程度对材料的塑性变形和断裂行为有着直接的影响。
较粗的晶粒结构通常具有较高的强度和硬度，但其韧性较差；而较细的晶粒结构则具有较好的韧性和断裂韧性，但强度和硬度相对较低。
此外，晶界和缺陷对材料的力学性能也有重要影响。
晶界是晶体之间的界面，其中存在大量的晶界错位和位错。
钢结构的材料与力学性能
钢结构的材料与力学性能钢结构是一种广泛应用于建筑工程中的结构形式，它具有许多优点，如强度高、抗震性能好和耐久性强等。
这些优点主要依赖于钢结构所采用的材料以及其独特的力学性能。
本文将探讨钢结构的材料组成以及与力学性能的关联。
一、材料组成1.1 钢材种类钢结构主要采用的材料是钢铁，而钢铁又可分为普通碳素结构钢和合金结构钢两种。
普通碳素结构钢是指含有少量合金元素（一般低于5%）的钢铁材料。
它具有良好的可冲击性、可焊性和可塑性等特点，是应用较为广泛的一类钢材。
合金结构钢是在普通碳素结构钢的基础上添加了一定量的合金元素，如镍、铬、锰等。
这些合金元素可以提高钢材的强度、硬度和耐蚀性等性能，适用于一些对抗震、抗腐蚀等要求较高的工程项目。
1.2 钢材制造工艺钢材的制造过程通常包括炼钢、炼铁和热轧等环节。
其中，炼钢是将铁矿石经过还原、熔化等工艺处理，将产生的生铁经过炼钢炉得到所需的钢材；而炼铁则是将铁矿石还原为生铁的过程；热轧则是将钢坯加热到一定温度后通过轧制工序得到所需形状和尺寸的钢材。
这些制造工艺不仅决定了钢材的化学成分和物理性能，也会对钢材的晶体结构和力学性能产生一定的影响。
二、力学性能2.1 强度钢结构的强度是其最重要的力学性能之一。
钢的优异强度源于其晶体结构的紧密排列以及钢材制造过程中的热处理和调质等工艺。
具体而言，钢的强度分为屈服强度、抗拉强度和抗压强度等多个指标。
屈服强度是指在应力逐渐增大的过程中，钢材开始产生塑性变形的应力值；抗拉强度则是指材料在拉伸破坏时所承受的最大应力；抗压强度则是指材料在受压破坏时所承受的最大应力。
2.2 韧性除了强度外，钢结构的韧性也是其重要的力学性能之一。
韧性是指材料在受力作用下能够发生韧性断裂而不是脆性断裂的能力。
钢材的韧性受其成分和晶体结构的影响。
一般而言，钢材中的合金元素可以提高其韧性，而过高的碳含量则会降低钢材的韧性。
此外，晶体结构的细小和均匀也能提高钢材的韧性。
结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案
结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为_______________和____________ 。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为_______ 时的应力作为假定的屈服点，即______________ o3、碳素钢可分为______ 、_______ 和_______ 。
随着含碳量的增加，钢筋的强度_______ 、塑性。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为____________ 。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是_______ 、_________ 、5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为6光面钢筋的粘结力由__________ 、 _________ 、________ 三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越___________ 、直径越_____ 、混凝土强度越________ ，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括_______ 和__________ 两部分。
____________ 部分越大，表明变形能力越________ ，_________ 越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而_______ 。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所__________ ，最大压应力值随加荷速度的减小而________ 。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力________ ，钢筋的应力______ 。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力________ ，钢筋的应力________ 。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力__________ ，钢筋的应力________ 。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
混凝土结构材料的物理力学性能
第二章混凝土结构材料的物理力学性能教学重点：掌握各种材料性能的特性，钢筋及混凝土各自的应力应变关系，影响材料强度及变形大小的因素，从而为以后学习本课程或使用材料时打下基础。
教学内容：1.钢筋：钢筋的成份、种类和级别，钢筋的应力应变曲线，钢筋的塑性性能，钢筋的冷加工。
2.混凝土：立方体抗压强度，影响混凝土强度的因素，轴心抗压强度，轴心抗拉强度。
混凝土的变形：混凝土在一次短期加载时的应力应变性能，混凝土的变形模量。
混凝土的徐变。
混凝土的收缩。
3.钢筋与混凝土之间的粘结力。
2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复合材料。
混凝土组成结构是一个广泛的综合概念，包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。
通常把混凝土的结构分为三种基本结构类型：微观结构即水泥石结构；亚微观结构即混凝土中的水泥砂浆结构；宏观结构即砂浆和粗骨料两组分体系。
微观结构(水泥石结构)由水泥凝胶、晶体骨架，未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学矿物成分、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。
混凝上的宏观结构与亚微观结构有许多共同点，可以把水泥砂浆看作基相．粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的界面是结台的薄弱面。
骨料的分布以及骨料与基相之间在界面的结合强度也是重要的影响因素。
浇注混凝上时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的界面裂缝。
混凝土中的砂、石、水泥胶体中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点。
而水泥胶体中的凝胶、?L隙和界面初始微裂缝等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。
另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源。
在荷载作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。
材料的力学性能和弹性模量
材料的力学性能和弹性模量材料的力学性能和弹性模量是材料科学中非常重要的参数，它们与材料的力学行为和性能密切相关。
本文将对材料的力学性能和弹性模量进行详细介绍和分析。
一、力学性能1. 强度：材料的强度是指材料在受力情况下能够承受的最大应力。
强度高的材料具有较高的抗拉、抗压等能力，常用来制造承重结构或需要抗外力作用的零部件。
2. 韧性：材料的韧性是指材料在受力情况下能够吸收能量的能力。
韧性高的材料能够在受到冲击或弯曲时发生塑性变形而不易断裂，常用于制造需要抗冲击或吸能的零部件。
3. 延展性：材料的延展性是指材料在受力情况下能够发生塑性变形的能力，即能够被拉长或压扁。
延展性高的材料具有较好的可加工性和适应性，常用于制造需要复杂形状或变形的零部件。
4. 脆性：材料的脆性是指材料在受力情况下发生断裂的倾向。
脆性高的材料容易发生断裂，常用于制造需要刚性和脆性的结构或零部件。
二、弹性模量弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变之间的比例关系。
常用的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和泊松比。
1. 杨氏模量：杨氏模量是指材料在拉伸或压缩过程中单位面积的应力与应变之间的比值。
杨氏模量越大，材料的刚度越高，即抵抗外力变形的能力越强。
2. 剪切模量：剪切模量是指材料在剪切过程中单位面积的剪应力与剪应变之间的比值。
剪切模量描述了材料在剪切应力作用下的变形特性。
3. 泊松比：泊松比是指材料在受力方向上的拉伸或压缩与垂直方向上的应力变形之间的比值。
泊松比描述了材料在受力作用下的变形特性，对材料的破坏和失效具有重要的影响。
三、材料选择和应用材料的力学性能和弹性模量是根据具体应用需求进行选择的。
不同的材料在力学性能和弹性模量上具有各自的优势和适用范围。
1. 金属材料：金属材料具有优异的强度和韧性，常用于制造机械零件、建筑结构和汽车零件等需要抗拉、抗压和抗冲击能力的领域。
2. 高分子材料：高分子材料具有良好的延展性和可加工性，常用于制造塑料制品、橡胶制品和纤维材料等需要复杂形状和变形能力的领域。
建筑结构的力学性能
建筑结构的力学性能建筑结构的力学性能是指建筑结构在受到外力作用时的力学响应和性能表现。
它是评估建筑结构安全性、可靠性和耐久性的重要指标，对于建筑物的设计、施工和使用具有重要意义。
本文将从材料强度、结构稳定性和振动控制三个方面探讨建筑结构的力学性能。
一、材料强度对建筑结构的影响材料强度是建筑结构力学性能的基础。
建筑结构所用的材料包括钢筋混凝土、钢材、木材等，在受力过程中要具备足够的强度来承受负荷。
钢筋混凝土结构的强度取决于混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
合理选择和配置材料，确保其满足强度的要求，是保障建筑结构安全的关键。
此外，材料的劣化和老化也会降低其强度，需要及时检测和维修，以保持结构的可靠性。
二、结构稳定性与建筑结构安全结构稳定性是指建筑结构在受到外力作用时能保持稳定的能力。
当建筑结构受到风荷载、地震作用等外力时，如果结构的稳定性不足，就会导致结构的倒塌。
因此，在设计建筑结构时，要充分考虑结构的稳定性，采取相应的措施来增强其稳定性。
例如，在高层建筑中，采用剪力墙、楼板横向约束等手段来提高结构的整体稳定性，确保建筑结构在极端工况下的安全可靠性。
三、振动控制提高建筑结构的舒适性和安全性建筑结构会在受到外力激励时发生振动，特别是在地震或风荷载作用下。
如果结构的振动频率与外力激励的频率接近或共振，就会引起结构的破坏或损失。
因此，振动控制是提高建筑结构舒适性和安全性的重要考虑因素。
常见的振动控制措施包括加装阻尼器、调整结构刚度、改善结构的动力性能等。
通过合理设计和施工，可以降低结构的振动响应，保证建筑物在使用过程中的舒适性和稳定性。
综上所述，建筑结构的力学性能对于建筑物的安全、可靠和耐久具有重要意义。
通过合理选择和配置材料、提升结构稳定性以及采取振动控制措施，可以有效提高建筑结构的力学性能，确保建筑物的正常使用和长久运行。
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第3章 工程结构材料的物理力学性能
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（2）轴心抗压强度（棱柱体抗压强度） f ck 立方体受压不是处于单轴受力状态！ 采用棱柱体，中间基本上是处于轴心受压。 与立方体抗压强度的关系：
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折算应力 zs 以主应力表示：
1 zs [( 1 2 )2 ( 2 3 )2 ( 3 1 )2 2
以应力分量表示：
2 2 2 2 zs x2 y z2 ( x y y z z x ) 3( xy yz zx )
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3.1.4
钢材的疲劳
疲劳破坏：在低于钢材抗拉强度的应力反复作用 下，所发生的破坏。 疲劳破坏特点： 过程：裂纹形成，缓慢发展，最后迅速断裂 疲劳破坏前没有明显的变形，脆性破坏
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3.1.3 影响钢材性能的因素 （1）化学成分（铁99％＋碳） 碳：提高强度，却恶化塑性、可焊性、耐锈蚀性。 锰：有益，提高强度，弱氧化剂 硅：有益，提高强度，强氧化剂 硫：有害，高温热脆 磷：有害，低温变脆
低碳钢 低合金钢
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（3）应力集中 现象：当构件内部缺陷或截面形状等改变时，应 力分布不均匀，出现局部高峰应力，促使 钢材变脆。 影响因素：截面变化愈剧烈，应力集中现象愈明 显。
4材料力学性能及指标(钢筋、砼)1
4.2.3 当构件中配有不同品牌号和强度等级的钢筋时,可采用各自的 强度设计值进行计算。因为尽管强度不同，但极限状态下各种钢筋先 后均以达到屈服。
在做结构设计时，比如梁的纵向受力钢筋，能否考虑
同时采用不同强度等级的钢筋？例如同时采用HRB335 和HRB400两种热轧带肋筋
在这个构件中两种钢筋能同时达到屈服强度且 HRB400钢筋所处的部位后期要求更多的强度富余， 这是混用的浪费。 两种构件在组合区，如钢筋混用不当时，次构 件该屈服破坏时不破坏，内力过多转移到主构上， 造成主构先于次构破坏，如主梁先于次梁破坏，柱 先于梁破坏，后果是严重的。
C3S C2S C3A C4AF
很快
较多
促进凝结硬化，主导早期后 期强度 与凝结无关，主导后期强度
15%~37%
慢
较低
7%~15%
极快
大且集中
主导凝结，早期强度
10%~18%
快
低
改进抗折强度
三、水泥
（一）技术性质
1. 细度
细度是指水泥颗粒的粗细程度 从加水搅拌到凝结完成所需的时间称为终凝时间。 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性 按标准方法制作的水泥胶砂试件，在20±1°C温度的水中， 养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为 4cm×4cm×16cm ， 胶 砂 中 水 泥 与 标 准 砂 之 比 为 1 ： 3 （W/C=0.5), 标准试验龄期分别为 ３d和28d．分别检验 其抗压强度和抗折强度。
C —混凝土 15—立方体抗压强度的标准值为15N/mm2
2. 轴心抗压强度
f ck （棱柱体抗压强度）
a. 定义：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为 150mm×150mm高300mm的棱柱体，在28天龄期，用标准 试验方法测得的抗压强度。