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1、土木工程材料教案 第一章 材料的基本性质,1.2 材料的力学性质 及材料耐久性本节的学习目标1）掌握材料的强度和比强度概念。认识到材料的实际强度与实验强度的关系。2）理解影响强度的因素。3）掌握弹性材料与塑性材料的差别。4）掌握脆性材料与韧性材料的差别，并知道强度与硬度的关联。5）了解材料的耐久性。,第1章 土木工程材料的基本性质,材料的力学性质：指材料在外力作用下所引起的变化的性质。,1.2 材料的力学性质,1.2.1 材料的强度及比强度强度(Strength)材料抵抗外力破坏的能力1.几种强度：材料受力动画（1）抗压强度、抗拉强度、抗剪强度,三种受力方式,抗压强度、抗拉强度、抗剪强度表示公
2、式（MPa）F破坏时的最大荷载，N A受力截面面积，mm2,（2）抗弯强度（抗折强度),单点加荷：,三分点加荷：,第四种受力方式,2.影响材料强度的因素：材料的组成 材料分子结合力 存在缺陷孔隙率 增加 强度降低含水率 增加 强度降低试件尺寸 大 强度降低加荷速度 快 强度降低等,试验条件,材料本身,工程实例分析（1）测试强度与加荷速度人们在测试混凝土等材料的强度时可观察到，同一试件，加荷速度过快，所测值偏高。请分析原因。原因分析：材料的强度除与其组成结构有关外，还与其测试条件有关，包括加荷速度、温度、试件大小和形状等。当加荷速度较快时，荷载的增长大于材料变形速度，测出的数值就会偏高。为此，在
3、材料的强度测试中，一般都规定其加荷速度范围。,(2)砖浸水后强度下降某地发生历史罕见的洪水。洪水退后，许多砖房倒塌，其砌筑用的砖多为未烧透的多孔的红砖，见下图。请分析原因。未烧透的红砖,原因分析：这些红砖没有烧透，砖内开口孔隙率大，吸水率高。吸水后，红砖强度下降，特别是当有水进入砖内时，未烧透的粘土遇水分散，强度下降更大，不能承受房屋的重量，从而导致房屋倒塌。,3.比强度 指材料强度与其表观密度之比。意义：反映材料轻质高强的指标。值越大，材料越轻质高强,1.2.2 材料的弹性与塑性,1.弹性：外力作用产生变形,外力取消变形完全恢复。可恢复的材料变形称为弹性变形可逆变形。弹性材料：具有弹性的材料
4、。指标：弹性模量（常数）意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。,弹性变形,塑性变形,2.塑性外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复。外力作用下产生变形,外力取消后,仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂纹的性质。材料不能恢复的残留变形称为塑性变形不可逆变形（永久变形）。塑性材料：具有塑性的材料。,完全的弹性材料或塑性材料是很少的。1）有的材料在应力水平较低时，变形特征主要表现为弹性，而应力水平较高时，主要为塑性。例如钢材。,图1.2.1 低碳钢受拉的应力应变曲线,ab弹性变形,图1.2.2 混凝土的变形曲线,ob塑性变形,2）有的材料受力后，弹塑性变形
5、同时产生，取消外力，弹性变形可以恢复，塑性变形不能恢复。,1.2.3 材料的脆性与韧性,1.脆性材料受外力达到一定程度后突然破坏，破坏时无明显的塑性变形的性质。脆性材料：石、砖、混凝土、陶瓷、玻璃、砂浆等。,2.韧性在冲击外力和震动荷载作用下，材料能吸收大量的能量，产生一定变形而不致破坏的性质。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。,1.2.4 材料的硬度和耐磨性（了解性内容）,1.硬度抵抗外物压入或刻划的能力。可采用：莫氏硬度（石料、陶瓷等）；布氏、洛氏硬度（金属材料）。特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。,2.耐磨性材料表面抵抗磨损的能力。（路面材料要求）,1.3 材料的耐久性,材料在各种环境
6、因素作用下，在长期使用过程中保持其性能稳定的性质。环境因素是多种多样的，有物理(如温度、湿度、机械力等)、化学(大气、光、酸、碱、盐等作用)以及生物(细菌、昆虫等)等方面的作用。耐久性是一个综合性能，包括抵抗上述各类因素的长期作用。,耐久性主要包括：渗透性抗冻性 抗腐蚀性抗碳化性抗侵蚀性抗骨料反应,1.选择承受动荷载作用的结构材料时，要选择下述哪一类材料？A 具有良好塑性的材料 B 具有良好韧性的材料 C具有良好弹性的材料 D具有良好硬度的材料2.材料吸水后，将使材料的_提高。A.耐久性 B.强度C.密度 D.导热系数,3.某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。4.材料比强度越大，越轻质高强。5.材料的亲水性与憎水性用 来表示，材料的吸湿性用 来表示。材料的吸水性用 来表示。,6.材料的耐水性是指材料在长期_ _ 作用下，_ _ 不显著降低的性质。材料的耐水性可以用_ 系数表示，该值越大，表示材料的耐水性_。7.材料的导热系数越大，其保温隔热性能越好。8.材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。,The end of this Part.Thanks!,
