混凝土结构设计原理
/第2章材料的物理力学性能12.2 钢筋在钢筋混凝土结构中，所采用的钢筋形式有两类：劲性钢筋和柔性钢筋。通常所称的钢筋，即指柔性钢筋。劲性钢筋由型钢（角钢、槽钢、工字钢等）组成。在浇灌混凝土时，将型钢放进混凝土中，称为劲性钢筋混凝土。2.2.1 钢筋的形式混凝土结构设计原理/第2章材料的物理力学性能2柔性钢筋包括钢筋和钢丝，是我国使用的主要的钢筋
形式。钢筋按其外形可分为光圆钢筋和变形钢筋。变形钢筋有螺纹形、人字形和月牙纹等。光圆钢筋直径为6～20mm，变形钢筋的公称直径为6～50mm。当直径在12mm以上时，通常采用变形钢筋。
直径小于6mm的常称为钢丝，钢丝可分为光面碳素钢
丝、螺旋肋钢丝和刻痕钢丝。
混凝土结构设计原理/第2章材料的物理力学性能32.2.2 钢筋的力学性能钢筋的力学性能有强度和变形等。单向拉伸试验是确定钢筋性能的的主要手段。经过钢筋的拉伸试验可以看到，钢筋的拉伸应力应变关系曲线可分为两类：¾有明显流幅的¾没有明显流幅的1. 钢筋在单向拉伸下的力学性能混凝土结构设计原理/第2章材料的物理力学性能4(1). 有明显流幅的钢筋
f
yσ
ュa
cde
f
a'bf
ua'为比例极限σ
=E
sε
a为弹性极限
b为屈服上限
c为屈服下限，即屈服
强度f
y
cd为屈服台阶
de为强化段
e为极限抗拉强度f
u
ef为颈缩段有明显流幅的钢筋拉伸
时的典型的应力－应变
曲线如下图所示
混凝土结构设计原理/第2章材料的物理力学性能5
z钢筋的力学性能指标
屈服强度：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服
后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢
复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可
闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳
定，一般取屈服下限作为屈服强度。
伸长率：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能
的指标。伸长率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，
延性较好。
屈强比：（屈服强度与抗拉强度的比值）反映钢筋
的强度储备。混凝土结构设计原理/第2章材料的物理力学性能6
名词解释
1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。
2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。
3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。
4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移.
5.屈服应力：当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。
6.塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。
7.塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，外力移去后不能恢复的形变。
8.粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性.
9.滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。
10.弛豫:施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。
11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。
12.应力场强度因子：反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。
13.断裂韧性：反映材料抗断性能的参数。
14.冲击韧性：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
15.亚临界裂纹扩展：在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展称为亚临界裂纹扩展。
16.裂纹偏转增韧：在扩展裂纹剪短应力场中的增强体会导致裂纹发生偏转，从而干扰应力场，导致机体的应力强度降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。
17.弥散增韧：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果，称为弥散增韧。
18.相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成份在不同温度的相变，从而达到增韧的效果，称为相变增韧。
19.热容：分子热运动的能量随着温度而变化的一个物理量，定义为物体温度升高1K所需要的能量。
材料物理性能
材料的物理性能是指材料在受力、受热、受光、受电、受磁等外界作用下所表现出的性质和特点。它是材料的内在本质，直接影响着材料的使用性能和应用范围。材料的物理性能包括了热学性能、光学性能、电学性能、磁学性能等多个方面。
首先，热学性能是材料的一个重要物理性能指标。热学性能包括导热性、热膨胀性和热稳定性等。导热性是指材料传导热量的能力，通常用热导率来表示。热膨胀性是指材料在温度变化下的体积变化情况，通常用线膨胀系数来表示。热稳定性是指材料在高温环境下的性能表现，包括了热变形温度、热老化等指标。这些性能对于材料在高温环境下的应用具有重要意义。
其次，光学性能是材料的另一个重要物理性能。光学性能包括透光性、反射率、折射率等指标。透光性是指材料对光的透过程度，通常用透光率来表示。反射率是指材料对光的反射程度，通常用反射率来表示。折射率是指材料对光的折射程度，通常用折射率来表示。这些性能对于材料在光学器件、光学仪器等领域的应用具有重要意义。
此外，电学性能是材料的另一个重要物理性能。电学性能包括导电性、介电常数、电阻率等指标。导电性是指材料导电的能力，通常用电导率来表示。介电常数是指材料在电场中的极化能力，通常用介电常数来表示。电阻率是指材料对电流的阻碍程度，通常用电阻率来表示。这些性能对于材料在电子器件、电气设备等领域的应用具有重要意义。
最后，磁学性能是材料的另一个重要物理性能。磁学性能包括磁导率、磁饱和磁化强度、矫顽力等指标。磁导率是指材料对磁场的导磁能力，通常用磁导率来表示。磁饱和磁化强度是指材料在外磁场作用下的最大磁化强度，通常用磁饱和磁化强度来表示。矫顽力是指材料在外磁场作用下的抗磁化能力，通常用矫顽力来表示。这些性能对于材料在磁性材料、电机、传感器等领域的应用具有重要意义。 综上所述，材料的物理性能是材料的重要特性，直接影响着材料的使用性能和应用范围。不同类型的材料具有不同的物理性能，因此在材料选择和应用过程中，需要充分考虑材料的物理性能指标，以确保材料能够满足特定的使用要求。
1. 热容：热容是使材料温度升高1K所需的热量。公式为C=ΔQ/ΔT=dQ/dT (J/K)；它
反映材料从周围环境中吸收热量的能力，与材料的质量、组成、过程、温度有关。
在加热过程中过程不同分为定容热容 和定压热
容 。
2. 比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K所需的热量
称为比热容 每个物质中有两种比热容，其中cp＞cv，cv不
能直接测得。
3. 摩尔热容：1mol的物质在没有相变或化学反应条件下升高1K所需的能量称为摩
尔热容，用Cm表示，单位为J/(mol·K)
4. 热容的微观物理本质：材料的各种性能（包括热容）的物理本质均与晶格
热振动有关。
5. 热容的实验规律：
1.对于金属:
2.对于无机材料（了解）
1.符合德拜热容理论，但是德拜温度不同，它取决于键的强度、材料的弹性模量、
熔点等。
2.对于绝大多数氧化物，碳化物，摩尔热容都是从低温时一个最低值增到到1273K
左右近似于3R，温度进一步升高，摩尔热容基本没有任何变化。
3.相变时会发生摩尔热容的突变
4.固体材料单位体积热容与气孔率有关，多孔材料质量越小，热容越小。因此提
高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密度的耐火砖所需的热量。
6.经典理论
传统理论不能解决低温下Cv的变化，低温下热容随温度的下降而降低而下降，当温度
接近0K时热容趋向于0
7.量子理论
1.爱因斯坦模型
三个假设：1.谐振子能量量子化2.每个原子是一个独立的谐振子3.所有原子都以相同
的频率振动。
爱因斯坦温度：
爱因斯坦模型在T >> θE 时，Cv，m=3R,与实验相符合，在低温下，T当T << θE时Cv，
m比实验更快趋于0，在T趋于0时，Cv,m也趋于零。
爱因斯坦模型不足之处在于：爱因斯坦模型假定原子振动不相关，且以相同频率振动，
而实际晶体中，各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动，而是原子间有耦合作
用，点阵波的频率也有差异。温度低尤为明显
