第一章1.1 材料的力学性能

XXX大学教案课程名称：混凝土结构设计原理绪论：混凝土结构的基本概念，钢筋混凝土结构的发展情况，学习本课程的目的及其特点钢筋混凝土结构的优点：①就地取材。

②节约钢材。

③耐久、耐火。

④可模性好。

⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好，刚度大。

钢筋混凝土结构的缺点：①自重大②抗裂性差。

③施工的周期较长.④补强维修较难。

第一章材料的力学性能§1.1钢筋1.1.1 钢筋的品种和性能1.热轧钢筋（1）常用种类(2)热轧钢筋的力学性能①应力——应变曲线的一般特征s弹性变形e ee残余变形e热轧钢筋具有明显的屈服点和屈服台阶。

②塑性性能③强度及弹性模量2.中、高强钢丝和钢绞线 (1)类型(2)中、高强钢丝和钢绞线力学性能(3)热处理钢筋 3.冷加工钢筋1.1.2 混凝土结构对钢筋性能的要求 1.强度高2.塑性好3.可焊性好1.1.3 钢筋的选用原则1. 纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500 钢筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400 钢筋；2.箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500 钢筋，也可采用HRB335、HRBF335 钢筋；3.预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋 。

§1.2混凝土1.2.1混凝土的强度混凝土强度1.混凝土的抗压强度(1)立方体抗压强度f cu,k －混凝土强度的基本代表值《规范》规定混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。

立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作、养护的边长为150mm 的立方体试件，在28d 或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值。

用符号f cu,k 表示。

, 1.645cu k f f f μs =- (2)轴心抗压强度f ck⎩⎨⎧复合应力状态下的强度单向应力状态下的强度。

第1章材料在静载下的力学行为1.1 材料在静拉伸时的力学行为概述静拉伸是材料力学性能试验中最基本的试验方法。

用静拉伸试验得到的应力－应变曲线，可以求出许多重要性能指标。

如弹性模量E，主要用于零件的刚度设计中；材料的屈服强度σs和抗拉强度σb则主要用于零件的强度设计中，特别是抗拉强度和弯曲疲劳强度有一定的比例关系，这就进一步为零件在交变载荷下使用提供参考；而材料的塑性，断裂前的应变量，主要是为材料在冷热变形时的工艺性能作参考。

图1－1 几种典型材料在温室下的应力－应变曲线图1-1表示不同类型材料的几种典型的拉伸应力－应变曲线。

可见，它们的差别是很大的。

对退火的低碳钢，在拉伸的应力-应变曲线上，出现平台，即在应力不增加的情况下材料可继续变形，这一平台称为屈服平台，平台的延伸长度随钢的含碳量增加而减少，当含碳量增至0.6%以上，平台消失，这种类型见图1-1a；对多数塑性金属材料，其拉伸应力-应变曲线如图1-1b所示，该图所绘的虽是一铝镁合金，但铜合金，中碳合金结构钢(经淬火及中高温回火处理)也是如此，与图1-1a不同的是，材料由弹性变形连续过渡到塑性变形，塑性变形时没有锯齿形平台，而变形时总伴随着加工硬化；对高分子材料，象聚氯乙烯，在拉伸开始时应力和应变不成直线关系，见图1-1c，即不服从虎克定律，而且变形表现为粘弹性。

图1-1d为苏打石灰玻璃的应力-应变曲线，只显示弹性变形，没有塑性变形立即断裂，这是完全脆断的情形。

工程结构陶瓷材料象Al2O3，SiC等均属这种情况，淬火态的高碳钢、普通灰铸铁也属这种情况。

1.2 金属材料的弹性变形1.2.1 广义虎克定律已知在单向应力状态下应力和应变的关系为：一般应力状态下各向同性材料的广义虎克定律为：其中：如用主应力状态表示广义虎克定律,则有1.2.2 弹性模量的技术意义工程上把弹性模量E、G称做材料的刚度，它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力。

在机械设计中，有时刚度是第一位的。

第1章工程材料1.1 金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。

使用性能是指金属材料在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（密度、熔点、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。

工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。

金属材料的力学性能是指金属材料在载荷作用时所表现的性能。

1.1.1 强度金属材料的强度、塑性一般可以通过金属拉伸试验来测定。

１．拉伸试样图1.1.1拉伸试样与拉伸曲线２．拉伸曲线拉伸曲线反映了材料在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形和直到拉断时的力F时，拉伸曲线Ｏｐ为一直线，即试样的伸长量与载荷学特性。

当载荷不超过p成正比地增加，如果卸除载荷，试样立即恢复到原来的尺寸，即试样处于弹性变形阶段。

载荷在Ｆｐ－Ｆｅ间，试样的伸长量与载荷已不再成正比关系，但若卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性变形阶段。

当载荷超过Ｆｅ后，试样将进一步伸长，但此时若卸除载荷，弹性变形消失，而有一部分变形当载荷增加到Ｆｓ时，试样开始明显的塑性变形，在拉伸曲线上出现了水平的或锯齿形的线段，这种现象称为屈服。

当载荷继续增加到某一最大值Ｆｂ时，试样的局部截面缩小，产生了颈缩现象。

由于试样局部截面的逐渐减少，故载荷也逐渐降低，试样就被拉断。

３．强度强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

（１） 弹性极限金属材料在载荷作用下产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，用符号σｅ 表示：（２） 屈服强度金属材料开始明显塑性变形时的最低应力称为屈服强度在拉伸试验中不出现明显的屈服现象，无法确定其屈服点。

所以国标中规定，以试样塑性变形量为试样标距长度的０．２％时，材料承受的应力称为“条件屈服强度”，并以符号σ０．２ 表示。

１.1.2 塑性金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。