基本力学性质

土木工程材料--基本力学性质，如弹性：材料在外力作用下产生变形，外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。塑性：永久变形指材料在外力作用下变形，外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂缝。

基本力学性质

• 强度
  • 概念：在外力作用下抵抗破坏的能力。
  • 分类
    • 抗剪
      • 抗压
        • 抗拉
      • 计算公式：f=Fmax/A
        • f--材料强度（MPa）； Fmax--材料破坏时的最大载荷（N）； A--试件受力面积
    • 抗弯或者抗折 .......
      • 三分点加荷f=FL/bh² 单点加荷f=3FL/2bh²
        • 在梁的抗弯强度试验测定中(梁的断面尺寸相同).分别采用一点集中荷载(1/2处)法和两点集中荷载(1/3处)法，若所测得的破坏荷载相同，则梁的抗弯强度关系是()。
        • 一点集中荷载法的抗弯强度大
  • 影响因素
    • 1.材料的组成，结构和构造。
    • 2.孔隙率与孔隙特征。（空隙率高强度低）
    • 3.试件的形状和尺寸。（棱柱体<正方体）
      • 试件断面相同时，短试件的强度测定值比长试件的高 小试件的抗压强度测定值高于大试件的测定值
      • 受压面积相同时，立方体试件整体受到环箍效应的限制 立方体试件的单轴抗压强度高于棱柱体试件的单轴抗压强度。
      • 混凝士抗压强度测试中，150mm立方体试件的抗压强度试验值高于200mm立方体试件的抗压强度试验值。
    • 4.加荷速度。（速度快，破坏时强度值高）
      • ×试验加荷速度较快时，材料的强度测定值偏高，反之偏低， 故试验时应尽可能采用较快的加荷速度
    • 5.实验环境的温度，湿度。（温度高，强度低）
      • ×在干燥状态下测定材料的强度，因为在干燥状态时，材料的强度最高
      • 含水率越高，强度降低越多。
    • 6.受力面状态。（表面平整的强度高）
      • 试件表面凸凹不平、出现缺棱掉角现象，或试件与试验装置间采用光滑接触， 将会导致应力集中，均会使强度测定值偏低
    • 材料的抗弯强度与试件的受力情况、截面尺寸及支承条件等有关
    • 就同品质材料而言，表观密度值越大，则孔隙率越小（即结构越致密），故强度就越高
• 一、材料的变形性质
  • 弹性和塑性
    • 弹性
      • 定义：材料在外力作用下产生变形，外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。
      • 指标：弹性模量--E=σ/ε，E越大，越不易变形
    • 塑性：永久变形
      • 定义：材料在外力作用下变形，外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂缝。
      • 钢材等塑性材料的抗压强度、抗拉强度及抗弯强度大致相等，抗剪最低，它们可以承受拉，压，弯矩
    • 大多数材料 先经过弹性变形，再塑性变形
  • 脆性和韧性
    • 脆性
      • 定义：外力达到限度时，材料突然破坏，破坏前并无明显的塑性变形而不是不产生任何变形。
      • 力学特点：抗压强度远高于抗拉、抗折。即常用于受压部位
        • 岩石、陶瓷、玻璃、普通混凝土、天然石材、粘土砖
    • 韧性
      • 定义：在冲击、震动荷载作用下， 材料能够吸收较大能量，同时也能产生一定的变形而不破坏。
        • 木材，橡胶
  • 徐变与应力松弛
    • 徐变
      • 固体材料在外力作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象
        • 与材料所受应力大小，所处环境的温度、湿度密切相关。
    • 应力松弛
      • 材料在荷载作用下，当所产生的变形因受到约束而不能发展时，应力将随时间的延长而逐渐减少的现象。（是材料塑性变形逐渐增大上升á，弹性变形逐渐减少â，《总变形不变》而造成的）