2.2 材料的力学性质（课件）- 《建筑材料》同步教学（重庆大学·2023）

2.2 材料的力学性质 一、材料的受力状态 2.2.1 材料的强度、强度等级和比强度 二、材料的强度 1.强 度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料的强度。 根据材料的受力状态，材料的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯(折)强度和抗剪强度。 　　 抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算式如下： 式中 f——材料的抗压、抗拉、抗剪强度(MPa) F——材料承受的最大荷载(Ｎ) A——材料的受力面积(mm2) 练习题： 7. 一标准混凝土试体，尺寸150mm×150mm×150mm，测得其28天抗压破坏荷载为531kN，试计算其强度。 抗弯(折)强度在图1-4(c)受力状态时的计算式如下： 式中 fm ——材料的抗弯（折）强度(MPa) F——材料承受的最大荷载（Ｎ） L ——两支点间的距离（mm） b ——材料受力截面的宽度(mm) h ——材料受力截面的高度(mm) 脆性材料：如混凝土、砂浆、砖和石等，主要用于承受压力，其强度等级用抗压强度来划分。 韧性材料：如建筑钢材，主要用于承受拉力，其强度等级就用抗拉强度来划分。 2.比强度 比强度：指单位体积质量材料所具有的强度，即材料的强度与其表观密度的比值(f/ρ0)。 比强度是衡量材料轻质高强特性的技术指标。 轻质高强性能已经成为材料发展的一个重要方向，如陶粒混凝土、碳纤维等。 陶 粒 安全帽 碳纤维 常用材料的比强度值 2.2.2 弹性与塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形即可消失并能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。材料的这种可恢复的变形称为弹性变形。 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后不能恢复变形的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形，塑性变形为不可逆变形。 实际上纯弹性变形的材料是没有的，通常一些材料在受力不大时表现为弹性变形，当外力超过一定值时则呈现塑性变形，如低碳钢就是典型的这种材料。 另外许多材料在受力时，弹性变形和塑性变形同时产生，这种材料当外力取消后，弹性变形即可恢复，而塑性变形不能消失，混凝土就是这类材料的代表。 材料弹性变形和塑性变形曲线 2.2.3 脆性和韧性 １）脆性 脆性是材料在荷载作用下，在破坏前没有明显预兆（即塑性变形），表现为突发性破坏的性质。无机非金属材料（如砖、混凝土、石材、陶瓷和玻璃等）多属于脆性材料，其抗压强度比抗拉强度高出５ ～１０ 倍。 ２）韧性 韧性是材料在冲击、振动荷载作用下，能承受很大的变形而不发生突发性破坏的性质，又称为冲击韧性。其抗拉强度接近或高于抗压强度，如木材、钢材、沥青、橡胶与塑料等属于韧性材料。 在建筑工程中，对于要承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，都要考虑材料的韧性。 $$