1.3 材料的基本力学性质

材料的强度及强度等级材料的弹性和塑性材料的脆性与韧性材料的硬度与耐磨性1.3材料的力学性质材料的力学性质：材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。变形：在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量——弹性变形和塑性变形。破坏：当外力超过材料的承受极限时，材料出现断裂等丧失使用功能的变化。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。一、材料的强度及强度等级a.拉PP3、材料强度试验方法1）材料的抗拉、抗压、抗剪强度（实验）PPb.压PPc.剪切材料的抗压、抗拉、抗剪强度计算公式：maxPfA式中f—材料的抗压、抗拉或抗剪强度，MPa；Pmax—材料破坏时的最大荷载，N；A——受力截面面积，mm2。2）抗弯（抗折）强度试验方法1：三点弯曲试验抗弯强度计算公式：max232mPLfbh式fm——抗弯强度，MPa；Pmax——弯曲破坏时的最大荷载,N；b，h——试件横截面的宽和高,mm；L——两支点间的距离，mm。bhLPP/2P/2试验方法2：四点弯曲试验（实验）max2mPLfbhLP/2P/2bhPL/3L/3L/3抗弯强度计算公式：4、影响材料强度的因素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。4）加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。5）试验环境的温度、湿度：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。6）受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。5、强度等级：建筑材料常根据极限强度的大小，划分为不同的强度等级或标号。如混凝土按抗压强度划分为C7.5～C60;水泥按抗压和抗拉强度划分为32.5～62.5,砂浆按抗压强度划分为M2.5～M20六个等级,热轧钢筋按屈服强度和抗拉强度划分四级。比强度：材料的强度与其表观密度的比值（fc/ρo）。用于评价材料是否轻质高强。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。二、材料的弹性和塑性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。塑性变形：实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以称为弹塑性材料。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1、脆性：材料受外力作用，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形。三、材料的脆性与韧性2、韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏。1、硬度：材料表面抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。2、硬度指标：莫氏硬度（10级）－石材1－滑石2－石膏3－方解石4－萤石5－磷石灰6－正长石7－石英8－黄玉9－刚玉10－金刚石肖氏硬度－石材布氏硬度（HB）－钢材韦氏硬度:铝合金四、材料的硬度与耐磨性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：1212100%GGQAGGQA块体材料散粒材料式中，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。材料的硬度越大，其耐磨性？化学组成为Mg3[Si4O10](OH)2，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。假六方片状单晶少见，一般为致密块状、叶片状、纤维状或放射状集合体。白色或各种浅色，条痕常为白色，脂肪光泽（块状）或珍珠光泽（片状集合体），半透明。摩氏硬度1，比重2.6-2.8。一组极完全解理，薄片具挠性。有滑感，绝热及绝缘性强。滑石莫氏硬度1石膏莫氏硬度15莫氏硬度66萤石饰品莫氏硬度95.7莫氏硬度199莫氏硬度292.6石英莫氏硬度421.4水晶紫水晶又名黄晶，英文名Topaz，来源于梵文Topus，意为“火”。集合体成粒状或块状。无色透明，或呈浅黄、浅蓝、浅绿和浅红等色；受长期日光照射后，其色渐退；玻璃光泽。受硫酸作用时，表面会被腐蚀。斜方晶系斜方双锥晶类，摩氏硬度8，比重3.52-3.57，一组与柱面垂直的完全解理完全，断口亚贝壳状至参差状，性脆。具有强的热电性，莫氏硬度611黄玉莫氏硬度904莫氏硬度3915