Прочность материала это способность: Урок 12. свойства конструкционных материалов - Технология

Содержание

Механические свойства материалов | Производство стекла

Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться разрушению или деформации (изменению формы и размеров) под действием внешних нагрузок. К механическим свойствам относятся прочность, твердость, упругость, хрупкость.

Прочность — способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность характеризуется переделом прочности, т. е. наибольшим напряжением, соответствующим нагрузке, при которой материал разрушается.

Предел прочности при сжатии Rсж (МПа) определяется разрушающей силой сжатия Р (Н), действующей на поперечное сечение S (см²) образца в направлении оси последнего равномерно по всему сечению Rсж = P/S.

Предел прочности при растяжении характеризуется отношением усилия, разрывающего образец, к площади его поперечного сечения:

Rр = Рmax A/S,
где Рmax — разрушающая сила, Н; А — отношение плеч рычагов прибора, S — площадь сечения образца, см².

В связи с тем что при поперечном изгибе в стекле возникают со стороны приложения разрушающей силы напряжения сжатия, а с противоположной — напряжения растяжения, предел прочности при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении.

Предел прочности стекла при растяжении составляет 35 … 100 МПа, т. е. ориентировочно в 10 раз ниже, чем предел прочности при растяжении стали.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела. Твердость металлов, бетона, пластмасс, стекла определяют по глубине вдавливания в образец стального шарика, конуса или пирамиды с учетом размера полученного отпечатка. Твердость различных стекол колеблется от 30 до 80·10²МПа, а твердость стали обыкновенного качества — от 21 до 30·10

2 МПа.

Упругость — способность материала изменять под действием нагрузки свою форму без признаков разрушения и восстанавливать ее в большей или меньшей степени после удаления нагрузки. Наиболее упругим материалом является резина.

Хрупкость — свойство материала разрушаться сразу под действием прилагаемых к нему усилий, не обнаруживая сколько-нибудь значительных деформаций. Обычно хрупкий материал дробится на части или рассыпается при ударной нагрузке. Хрупкость является типичным свойством стекла. Очень хрупки многие каменные материалы, чугун.

Механические свойства строительных материалов

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений… Предел прочности — напряжение соответствующей нагрузки, при которой происходит разрушение образца.

Основные характеристики стройматериалов

Прочность

Свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от приложенных нагрузок.

Прочность строительных материалов можно охарактеризовать пределом прочности при механическом воздействии: срезе, изгибании, растяжении, сжатии, срезе.

Предел прочности

Напряжение соответствующей нагрузки, при которой происходит разрушение образца.

Предел прочности — минимальная величина воздействия, при которой материал начинается разрушаться.

Прочность устанавливается в качестве маркировки.

Предельную величину определяют путем проведения различных испытаний образца материала. Среди стройматериалов наименьшим пределом прочности обладают тор-фоплиты — всего 0,5 Мпа.

Самый прочный материал — это высококачественная сталь — до 1000 Мпа.

Упругость

Свойство материала под воздействием нагрузок деформироваться и принимать после снятия напряжения исходные форму и размеры (резина). В отличии от хрупких тел упругие под воздействием внешних сил не разрушаются, а только деформируются.

При прекращении действия материал приобретает первоначальную форму. Ярким примером является резина. Если взять кусок этого материала и растянуть в разные стороны, то он удлинится, но стоит отпустить одну сторону — резина приобретет начальные размеры.

Пластичность

Свойство материала под воздействием нагрузки принимать другую форму и сохранять ее после снятия нагрузки.

Хрупкость

Свойство материала мгновенно разрушаться под действием сил (стекло, керамика). Под хрупкостью понимают способность вещества мгновенно разрушаться при незначительной деформации. Иными словами механическое воздействие на тело приводит к появлению трещин или раскалыванию. Примером хрупких материалов является стекло и керамика.

Сопротивление удару

Способность сопротивляться воздействию ударных нагрузок.

Твердость

Свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала (по шкале Мооса). Под твердостью понимается способность одного вещества оказывать сопротивление воздействию другого, более твердого. Для оценивания данного показатели принято использовать десятибалльную шкалу. Минимальную твердость имеет тальк-1, самый твердый материал — алмаз, с максимальным значением в 10 балов.

Износ

Разрушение материала под совместным воздействием ударных и истирающих усилий. Измеряется потерей массы в %.

Стираемость

Способность материала под действием силы трения терять свою массу и объем. Зачастую эту способность учитывают при организации дорожного покрытия, а также укладке полов в общественных местах.

При строительстве и ремонте зданий очень важно учитывать все свойства используемых материалов, так как от них будет зависеть срок службы и надежность конструкций.

Основные свойства стройматериалов:

Плотность

Представляет собой отношение массы материала к его объему в стандартных условиях, то есть с учетом пустот и пор. Чем больше количество пор, тем, соответственно меньше плотность вещества.

Плотность определяет массу строительной конструкции, ее теплопроводность и прочность.

Прочность строительного материала

Свойство вещества оказывать сопротивление нагрузке. Конструкции здания постоянно испытывают нагрузки разного рода, под которыми они сжимаются, растягиваются или сгибаются. Строительный материал ни в коем случае не должен терять свою структуру или разрушаться.

Теплопроводность

Характеризуется количеством тепла, которое проходит через толщину материала в один метр при разнице внешней и внутренней температуры в один градус по Цельсию.

Основными факторами, которые влияют на теплопроводность вещества — это показатель плотности степень влажности. Чем меньше их значение, тем меньше тепла пропускает материал.

Влажность

Количество влаги, которое содержится в порах материала, называют влажностью. Она рассчитывается в процентном соотношении к массе идеально сухого материала. Чем выше показатель влажности, тем меньше прочность материала и выше теплопроводность.

Водопроницаемость

Данный показатель показывает количество воды, которое может пройти через материал площадью один сантиметр за один час. Для расчета данного показателя используют специальные камеры, в которых создают условия приближенные к реальным. Например, чтобы рассчитать водопроницаемость наружных плит их помещают под установку, которая имитирует косой дождь. Кровельные материалы испытывают на выносливость: то есть помещают под струю воды и рассчитывают время, через которое на другой стороне вещества появятся следы влаги.

Морозоустойчивость

Свойство влажного материала сохранять свою структуру при неоднократной заморозке. Испытания проходят по такому алгоритму: материал напитывают влагой и помещают в морозильную камеру. Далее процесс заморозки чередуется с разморозкой. В зависимости от количества циклов, которое может выдержать вещество ем присваивается соответствующие значения при маркировке.

Огнестойкость

Способность материала сохранять свою структуру при воздействии высоких температур. Предел огнестойкости определяется как время, через которое конструкция уже не сможет сохранять свою прочность.

Строительные материалы классифицируют по нескольким параметрам в зависимость от их способности гореть, воспламеняться и тлеть.

Трудносгораемые материалы. Вещества, которые прекращают процесс тления и горения, если убрать источник огня.
Несгораемые. Материала, которые не горят и не обугливаются.
Сгораемые. Все остальные материалы.

Дата публикации статьи: 15 февраля 2016 в 20:36
Последнее обновление: 2 августа 2021 в 12:14

Свойства строительных материалов SV777.RU

Свойства строительных материалов являются характеристикой их совокупных качеств и проявлением отношения к всевозможным нагрузкам и «совместимостью» с другими материалами. Совокупность свойств строительных материалов должна обеспечивать необходимые свойства всей конструкции, такие как надежность и долговечность. Свойства строительных материалов напрямую зависят от их состава. В процессе строительства, ремонта и эксплуатации зданий и сооружений строительные материалы подвергаются всевозможным нагрузкам, которые в той или иной степени могут повлиять на сохранение основных «запланированных» свойств и всей строительной конструкции в целом

Водостойкость строительного материала – это способность материала сохранять свою проектную прочность при насыщении водой. Степень снижения прочности строительного материала под действием воды называется коэффициентом размягчения. Материалы, имеющие коэффициент выше 0,8 считаются водостойкими и могут применяться в воде или в местах с повышенной влажностью. Водостойкость строительных материалов – очень важный показатель именно для тех материалов, которые используются в воде или во влажных условиях. Некоторые материалы при насыщении водой могут увеличивать свои показатели по прочности, это обусловлено, прежде всего, химическим взаимодействием компонентов. Например, при насыщении водой цемент может превратиться в цементный камень. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. Меняется kp от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы).

Водопоглощение строительного материала – это способность материала впитывать и удерживать влагу. Измеряется водопоглощение отношением объема или массы впитанной влаги к объему или массе строительного материала:

w_m = (m₂-m₁)/m₁*100%,

w_v = m₂-m₁/V*100%

Где
m₂ — масса материала в насыщенном водой состоянии, кг;
m₁ — масса материала в сухом состоянии, кг;
V — объем материала в естественном состоянии, м³.

Существует масса примеров, когда влаги в материале больше чем самого материала. Это происходит в том случае, когда удельный вес материала меньше плотности воды.

Практически всегда избыточное водопоглощение приводит к избыточному наличию воды в стройматериале, что ведет к изменению очень важных качеств строительного материала, таких как прочность и теплопроводность.

Влагоотдача строительного материала – это способность материала отдавать влагу, находящуюся в порах. Так, например, штукатурные растворы, отдавая лишнюю влагу, существенно изменяют свои показатели по прочности, стеновые пенобетонные блоки впитывают влагу из растворов, а потом отдают ее в атмосферу. Чем выше влажность воздуха и меньше температура, тем хуже происходит влагоотдача. Измеряется влагоотдача в процентах влаги, отдаваемой стройматериалом при среднестатистической относительной влажности воздуха 60% и температуре +20 °С.

Влажность строительного материала – величина, характеризующаяся количеством воды, находящимся в материале. Практически всегда повышенная влажность стройматериалов отрицательно влияет на качество. Так, например, увеличение влажности некоторых видов утеплителя всего на несколько процентов, ухудшают их теплозащитные свойства на порядок. Мокрый пеноблок или даже кирпич значительно теряют свои показатели по прочности и т.д. Влажность стройматериалов измеряется отношением массы воды, находящейся в стройматериале в период замера к нормативной массе сухого материала.

Водопроницаемость строительного материала – это свойство материала пропускать воду под давлением. Измеряется водопроницаемость количеством воды, прошедшей в течении одного часа через строительный материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при постоянном давлении 1МПа. Водопроницаемость строительного материала тем больше, чем больше пор в его структуре. Стройматериалы, не имеющие пор, а так же материалы которые имеют закрытые поры, например, специальный бетон, относятся к водонепроницаемым материалам. Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст. Строительные материалы по своей водонепроницаемости характеризуются марками W2; W4; W8; W10; W12. Чем ниже коэффициент фильтрации kф, тем выше марка по водонепроницаемости.

Воздухостойкость строительных материалов – это способность материала выдерживать многократные насыщения водой и высыхание без значительных изменений физического состояния стройматериала. Разные строительные материалы по разному «переносят» многократное намокание и высыхание. Чаще всего этот процесс вызывает деформацию, потерю прочности и как итог потерю несущей способности строительной конструкции. Для повышения воздухостойкости строительные материалы покрывают гидрофобными составами или вводят в их состав гидрофобизаторы.

Газостойкость строительных материалов – свойство материала сохранять свои основные характеристики при контакте с газами, находящимися в окружающей среде, такими как, например, углеводород.

Гигроскопичность строительных материалов – способность материалов впитывать водяной пар из воздуха. Существует огромное количество строительных материалов, которые способны впитывать в себя значительное количество водяного пара. К таким материалам относятся: дерево, пенобетон, теплоизоляционные материалы и т.д. Строительные материалы с повышенной гигроскопичностью при полном насыщении водой теряют свои свойства, а так же могут изменять геометрические размеры. Для защиты строительных материалов от насыщения водяными парами применяют водоотталкивающие защитные составы.

Звукопоглощение строительных материалов – способность материала поглощать звук или снижать его уровень при прохождении через материал. Эта способность строительных материалов в первую очередь зависит от толщины, пористости материала и многослойности материала. Чем больше пор в материале, тем выше его способность поглощать звук. Звукопоглощение строительных материалов принято оценивать коэффициентом звукопоглощения т. е. отношением энергии, поглощенной материалом, к общему количеству падающей энергии в единицу времени. За единицу звукопоглощения условно принимают звукопоглощение 1 м² открытого окна. Коэффициент звукопоглощения может изменяться в пределах от 0 до 1. Если звукопоглощение равно 0, то звук полностью отражается от строительного материала. Если же этот коэффициент приближается к 1 то звук полностью поглощается материалом. Согласно нормативным показателям СНиП стройматериалы, имеющие коэффициент звукопоглощения не менее 0,4 при частоте 1000 Гц, могут относиться к звукопоглощающим материалам. Коэффициент звукопоглощения определяется практическим способом в акустической трубе и подсчитывается по формуле: А(зв)=Е(погл)/Е(пад)

А(зв) — коэффициент звукопоглощения;

Е(погл) — поглощённая звуковая волна;

Е(пад) — падающая звуковая волна;

Табл. Сравнительные показатели коэффициента звукопоглощения строительных материалов

Наименование стройматериала	Коэффициент звукопоглощения при 1000 Гц
Деревянная стена	0,06-0,1
Кирпичная стена	0,032
Бетонная стена	0,015
Минеральная вата	0,45-0,95

Звукопроницаемость строительных материалов – способность материалов пропускать через свою толщу звуковую волну. Характеризуется звукопроницаемость строительных материалов коэффициентом звукопроницаемости, который показывает относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу строительного материала. Звукопроницаемость практически является отрицательным свойством строительных материалов. Например, коэффициент звукопроницаемости деревянной перегородки толщиной 2,5 см равен 0,65, а бетонной стены такой же толщины – 0,11.

Звукопроводность строительных материалов – это способность тех или иных материалов пропускать звуки и шумы через свою толщу. Хорошими проводниками звука считаются строительные материалы большой плотности и прочности. Материалы, имеющие большое количество воздушных пор плохо передают звук и шум. Силу звука измеряют в децибелах (дБ). А звукопроводность строительных материалов характеризуется коэффициентом звукопроводности (t = Iпр/Iпад) который равен отношению прошедшего через материал звука к падающему.

Звукоизоляция строительных материалов – это величина и характеризует процесс отражения звука каким-либо материалом. В связи с разной природой возникновения звуковых волн, различают звукоизоляцию от воздушного шума, это когда источник возникновения шума не связан с ограждающей конструкцией физически и и изоляцию от ударного шума, когда между источником и ограждающей конструкцией имеется контакт, например, стук молотка по стене. В СНиП нормируемым показателем звукоизоляции является индекс изоляции воздушного шума I_в, дБ. Его определяют формуле, как средневзвешенное значение звукоизоляции конструкции в диапазоне частот от 100 до 5000 Гц в третьоктавных полосах частот. Величина R_w также определяет средневзвешенную звукоизоляцию конструкции в том же диапазоне частот, но по несколько иной методике. Разница между I_в и R_w составляет 2 дБ, т.е. R_w = I_в + 2 дБ. Звукоизоляция строительных материалов и конструкций зависит от пористости материала, его толщины, наличия в материале или конструкциях отверстий и примыканий к другим конструкциям.

Истираемость строительных материалов – свойство материалов сопротивляться истирающим воздействиям. Истираемость определяется лабораторным путем на образцах. Характеристика истираемости строительных материалов указывает на стойкость материала к износу и оценивается потерей массы материала относительно ее плотности или же уменьшением толщины материала. Чем хуже истираемость строительного материала, тем он более износостоек. Облицовочнные строительные материалы делятся на 5 групп по показателям истираемости: первая группа – гранит, кварциты;

вторая группа – мрамор, плотные базальты;

третья группа – рыхлые базальты и мрамор;

четвертая группа – цветные мраморы, травентины, известняки;

пятая группа – рыхлые известняки.

Истинная плотность строительных материалов — это масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Способы истинной плотности лабораторные : предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).

Износ строительных материалов — свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют лабораторным путем в барабане со стальными шарами или без них.

Качество строительных материалов — это совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям, в том числе и нормативным соответствии с его назначением.

Красящая способность – это свойства пигментов ЛКМ при смешивании с другими пигментами передавать свой цвет. Относительную красящую способность ЛКМ определяют лабораторным путем в соответствии с ГОСТ, или визуальным методом путем сравнивая образцов.

Кислотостойкость строительных материалов – способность материалов сохранят свои основные качества и характеристики под воздействием кислот.

Коррозионная стойкость строительных материалов – это свойство материала сохранять свои основные качества под агрессивным воздействием внешней среды. Коррозия бывает биологическая, химическая и электрохимическая. Наиболее распространенное коррозийное проявление – это старение стройматериалов под действием воздействие ультрафиолетового излучения и перепад температур и влажности воздуха.

Механические свойства строительных материалов – это твердость, пластичность, жесткость предел прочности при сжатии, растяжении и изгибе.

Морозостойкость строительных материалов – это свойство строительного материала, определяющее способность выдерживать многократное замораживание и размораживание, без проявления явных отклонений от нормы качества. Хорошими морозостойкими свойствами обладают строительные материалы, имеющие показатели с низким водопоглощением. Для определения марки стройматериала по морозостокойсти циклы попеременного замораживания производят в пределах от минус 20 °C до плюс 20 °C. Показатель морозостойкости строительных материалов обозначаются символами F100; F25; F50.. F500, где цифрами показано число циклов замораживания и оттаивания.

Таб. Морозостойкость строительных материалов в зависимости от водопоглощения и предела прочности при разрыве

Материал	Водопоглощение, %	Плотность, г/см³	R_разр, МПа	Морозостойкость, количество циклов
Кирпич керамический	8. ..15	1,6…1,9	0,9..3,5	15…50
Бетон ячеистый	40…60	0,5…1,2	0,078… 1	15…75
Бетон легкий	—	0,8…1,8	0,8..3,2	25…400
Бетон тяжелый	3…10	2,2…2,5	0,8..3,2	50. ..500
Асбестоцемент	20…25	1,6…1,8	10..15	50…100

Насыпная плотность строительных материалов — это масса единицы объёма насыпных рыхлых зернистых или волокнистых материалов.

Огнестойкость строительных материалов – это способность материалов сохранять свои основные характеристики под действием высоких температур. По степени огнестойкости строительные материалы делятся на: сгораемые (пластмассы, дерево, кровельные битумные материалы и т.д.), трудносгораемые и несгораемые.

Огнеупорность строительных материалов – это способность материала не терять своих основных качеств (не деформироваться, не расплавляться, не трескаться и т.п.) при длительном воздействии высоких температур. По своей огнеупорности строительные материалы делятся на легкоплавкие, тугоплавкие (до 1580°C), огнеупорные (выше 1580 °C).

Относительная плотность строительных материалов – это отношение общего объема твердого вещества в строительном материале ко всему объему материала или отношение средней плотности материала к ее истинной плотности.

Открытая пористость строительных материалов – это свойство строения материалов, когда поры сообщаются с окружающей средой и между собой. Так, например, при погружении материала с открытыми порами в воду, они должны заполниться водой. Открытые поры увеличивают проницаемость и снижают морозостойкость.

Предел огнестойкости строительных материалов – это продолжительность сопротивления строительного материала или строительной конструкции (в часах) воздействию высоких температур до исчерпания ее несущей или ограждающей способности, а так же потерей своих основных качеств. Наступление предела огнестойкости характеризуется так же повышением температуры в любой точке строительной конструкции более чем 220 °С от начальной температуры конструкции.

Плотность строительных материалов – одна из основных характеристик материала, которая определяется как отношение отношением массы к объему строительного материала (кг/кв.м.).

р₀= m/V₁

где m — масса материала, кг;
V₁ — объем материала в естественном состоянии, м³.

Различают истинную и среднюю плотность строительных материалов. Средняя плотность стройматериала — это отношение его массы ко всему объему, включая поры. Истинная плотность — это отношение массы материала к объему без учета пустот и пор.

Табл. Примеры истинной и средней плотности строительных материалов

Материал	Плотность, кг/м³
Материал	Истинная плотность	Средняя плотность
Сталь строительная	7850-7900	7800-7850
Гранит	2700-2800	2600-2700
Известняк	2400-2600	1800-2400
Керамический кирпич	2600-2700	1600-1900
Тяжелый бетон	2600-2900	1800-2500
Поропласты	1000-1200	20-100

Пористость строительных материалов — это показатель заполнения материала порами ( пустотами, наполненными воздухом)

Пористость материала измеряется в процентах и рассчитывается по формуле:

П = (1-р₀/р)*100%,

где р₀ -средняя плотность материала, кг/м³;
р- истинная плотность материала, кг/м³.

Чем больше пор в строительном материале, тем больше проявляет свои теплоизоляционные качества.

Прочность строительных материалов – свойство строительного материала сопротивляться разрушению под действием внешних и внутренних сил. Прочность оценивается таким показателем как предел прочности. Для хрупких строительных материалов, таких как кирпич или бетон, основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии. Для металлических материалов более важной считается прочность при изгибе и растяжении.

Предел прочности строительных материалов — отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см2). Предел прочности строительных материалов устанавливается лабораторным путем. Строительные материалы в зависимости от предела прочности делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы — в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность.

Релаксация строительного материала — свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная ее величина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую, при этом изменения размеров не происходит.

Технологические свойства строительных материалов – это скорость твердения, теплоустойчивость, скорость высыхания, удобоукладываемость.

Теплопроводность строительных материалов — это способность материала передавать тепло через толщу строительного материала или строительной многослойной конструкции. Теплопроводность строительного материала зависит от многих показателей и прежде всего от структуры и наличия воздушных пор и наличием влаги в материале. Теплопроводность строительного материала измеряется количеством тепла, передающимся через материал толщиной в 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разнице температур в 1 °C.

Теплоёмкость строительных материалов — это то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.

Упругость строительных материалов – свойство материалов после снятия нагрузки принимать свою первоначальную форму и размеры.

Ударная вязкость строительных материалов — свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Ударная вязкость строительных материалов устанавливается экспериментальным путем в лабораторных условиях.

Укрывистость ЛКМ – способность ЛКМ делать одноцветную поверхность, уменьшать контраст между предыдущим слоем и последующим. Количественно укрывистость выражают в граммах краски, необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью один квадратный метр.

Твердость строительных материалов – свойство материала оказывать сопротивление проникновению в него другого материала. Показатели твердости выводят экспериментальным путем. Показатели твердости, полученные разными способами (например, «вдавливанием» и «царапанием») нельзя сравнивать между собой.

Химическая стойкость строительных материалов – это способность материалов сопротивляться действию агрессивной среды и другим воздействиям на химическом уровне, способность противостоять химическим реакциям, приводящим к потере основных качеств материала.

Физические свойства строительных материалов – это общепринятые свойства материалов: плотность, влажность, теплопроводность и т.п.

Щелочестойкость строительных материалов – свойство материалов сохранять свои основные качества при воздействии на них щелочей. В строительстве наибольшей щелочной агрессивностью считаются каустическая сода и растворы едкого калия.

Основные свойства строительных материалов.

Основные свойства

строительных материалов.

Применяя тот или иной материал в строительстве, нужно знать его физико-механические свойства и учитывать те условия, в которых этот материал будет работать в строительной конструкции.

Основные свойства строительных материалов можно разделить на несколько групп.

К первой группе свойств относят физические свойства материалов : удельный вес, объёмный вес, плотность и пористость. От них в большой степени зависят другие важные в строительном отношении свойства строительных материалов.

Вторую группу составляют свойства, характеризующие отношение строительного материала к действию воды и связанному с нею действию мороза : водопоглощение, влажность и отдача влаги, гигроскопичность, водопроницаемость, водо- и морозостойкость.

К третьей группе относятся механические свойства материалов : прочность, твёрдость, истираемость и др.

В четвёртую группу объединены свойства, характеризующие отношение материалов к действию тепла : теплопроводность, теплоёмкость, огнестойкость и огнеупорность. Помимо основных, различают ещё специальные свойства, присущие лишь отдельным видам строительных материалов.

Способность некоторых материалов сопротивляться разрушающему действию кислот, щелочей, солей и газов носит общее название химической (или коррозионной) стойкости.

Особую группу составляют так называемые технологические свойства, которые характеризуют способность материала подвергаться механической обработке. Например, древесина является материалом, легко поддающимся обработке. Строителю приходится считаться с этим свойством при выборе того или иного материала.

Физические и химические свойства

строительных материалов.

Удельным весом называется вес материала в единице объёма в плотном состоянии ( без пор ).

Объёмным весом называется вес единицы объёма материала в естественном состоянии ( вместе с порами ).

Объёмный вес рыхлых материалов ( песка, щебня ), определяемый без вычета пустот между их частицами, называют насыпным весом.

Плотностью материала называется степень заполнения его объёма твёрдым веществом, из которого материал состоит.

Пористостью называется отношение объёма пор к общему объёму материала.

По величине воздушных пор материалы разделяют на мелкопористые (поры имеют размеры в сотые и тысячные доли миллиметра) и крупнопористые (размеры пор от десятых долей миллиметра до 1 — 2 мм).

Более крупные поры в изделиях или полости между кусками рыхло насыпанного сыпучего материала ( песок, щебень, гравий ) называют пустотами.

Пористость строительных материалов колеблется в очень широких пределах — от 0 ( сталь. стекло ) до 90 % ( плиты из минеральной ваты ).

Материал с высокой пустотностью и пористостью часто бывает наиболее лучшим теплоизоляционным материалом.

Водопоглощением называется степень заполнения объёма материала водой.

Отношение прочности насыщенного водой материала к прочности его в сухом состоянии называется коэффициентом размягчения материала. Этот коэффициент является весьма важным показателем, так как он характеризует водостойкость материала, который в условиях работы в сооружении может подвергаться действию воды.

Коэффициент размягчения колеблется в пределах от нуля ( у глинянных необожжённых изделий до единицы ( у материалов, не изменяющих своей прочности от действия воды, — стекла, стали, битумов ).

Каменные материалы ( природные и искусственные ) нельзя применять в сырых местах, если коэффициент их размягчения меньше 0,8. Материалы с коэффициентом размягчения больше 0,8 называют водостойкими.

Влагоотдачей называется свойство материала отдавать воду при изменении условий в окружающей среде. Влагоотдачу выражают посредством скорости высыхания материалов — количеством воды ( а процентах от веса или объёма стандартного образца материала ), теряемым в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре 20 градусов.

Влажность материала — весовое содержание воды в материале строительных конструкций ( значительно ниже, чем их полное водопоглощение ).

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Плотные материалы без пор или с незначительной пористостью, поглощающие весьма мало воды, морозостойки.

Чтобы материал обладал морозостойкостью, коэффициент размягчения его должен быть не ниже 0,9.

Газопроницаемостью называется способность материала пропускать через свою толщу газ ( воздух ).

Газопроницаемость стен и других элементов сооружений можно значительно уменьшить, покрывая их масляными красками или битумными составами, а также производя их оштукатуривание.

Примеры : воздухопроницаемость кирпича — 0,35, цементно-песчанной штукатурки — 0,02, рубероида — 0,01.

Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разновидности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Степень теплопроводности очень важно знать для материалов. используемых при устройстве так называемых ограждающих конструкций зданий ( т.е. наружных стен, верхних перекрытий, полов в нижнем этаже ) и в особенности для теплоизоляционных материалов, назначение которых — способствовать сохранению тепла в помещениях и тепловых установках.

Коэффициент теплопроводности равен количеству тепла, в килокалориях, проходящего через стену толщиной 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разности температур на двух противоположных поверхностях стен в 1 град.

Теплопроводность материала зависит от степени его пористости, характера пор, вида материала, влажности, объёмного веса и средней температуры. при которой присходит передача тепла.

У пористых материалов тепловой поток проходит через их массу и через поры, наполненные воздухом. Теплопроводность воздуха очень низка ( 0,02 ), вследствие чего он оказывает большое термическое сопротивление прохождению теплового потока. Коэффициент теплопроводности сухих пористых материалов является промежуточной величиной между коэффициентами теплопроводности их вещества и воздуха. Чем больше пористость ( т.е. чем меньше объёмный вес материала ), тем меньше коэффициент теплопроводности.

Величина пор материала также оказывает влияние на коэффициент его теплопроводности. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Это объясняется тем, что при крупных и сообщающихся порах в них возникает движение воздуха, сопровождающееся переносом тепла ( конвекция ) и повышением суммарного коэффициента теплопроводности.

В таблице 1 приведены коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов и для сравнения — коэффициенты теплопроводности некоторых других строительных материалов.

Таблица 1.

Материалы	Объёмный вес, кг/куб.м.	Коэффициент теплопроводности, ккал/м.час.град
Минеральная вата	200 - 400	0,05 — 0,08
Торфяные плиты	300	0,08
Древесноволокнистые плиты	300	0,07
Пробковые плиты	150	0,04
Поропласты	20	0,03
Асбозурит	400 - 800	0,08 — 0,20
Газостекло	250 - 300	0,05 — 0,07
Совелит	350 - 500	0,08 — 0,10
Гранит	2600	2,5
Кирпич	1800	0,7
Бетон	2000 — 2400	1,10 — 1,30

Теплоёмкостью называют свойство материала поглощать определённое количество тепла при нагревании.

Коэффициент теплоёмкости представляет собой количество тепла в килокалориях, необходимое для нагревания 1 кг. данного материала на 1 градус.

Природные и искусственные каменные материалы имеют коэффициент теплоёмкости в пределах от 0,18 до 0,22, лесные материалы — от 0,57 до 0,65. У металлов коэффициент теплоёмкости относительно не высок, например, у стали он равен 0,11.

Теплоёмкость материалов имеет значение в строительстве при проверке теплоустойчивости стен и перекрытий и расчёте подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при расчёте печей.

Под теплоустойчивостью стен и перекрытий понимают их способность сохранять на внутренней поверхности более или менее постоянную температуру, несмотря на колебания теплового потока вследствие неравномерной работы отопления. Суточные колебания температуры в жилых зданиях не должны превышать 6 градусов.

При топке печей у поверхностей стен или перекрытий, обращённых внутрь здания, создаётся запас тепла, вследствие чего внутри помещений температура значительно не повышается. По окончании топки запас тепла, накопленный в стенах и перекрытиях, расходуется на подогрев воздуха, чем и выравнивается в помещениях температура воздуха.

Для стен и перекрытий жилых и отапливаемых зданий желательно применять материалы с возможно более низким коэффициентом теплопроводности и возможно более высоким коэффициентом теплоёмкости. Такими свойствами обладают, в частности, лесные материалы, которые широко применяют для стен и перекрытий отапливаемых зданий.

Удельная теплоёмкость каменных материалов ( камень, кирпич, бетон, шлак, стекло и др. ) находится в пределах 0,18 — 0,22. Лесные и другие органические материалы имеют значительно большие коэффициенты теплоёмкости, например:

	шевелин………………………………………..	0,45
	древесина сосны и ели. …………………..	0,65
	древесина дуба………………………………	0,57
	рубероид……………………………………….	0,36
	камышит……………………………………….	0,36
	торфяные плиты…………………………….	0,50.

Огнестойкостью называется способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур и воды ( при пожарах ). По огнестойкости строительные материалы делят на три группы : несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь.

При устройстве различных отопительных установок ( печей, труб, при обмуровке котлов и пр.) используются строительные материалы, которые могут не только выдерживать действие высоких температур, но и нести определённую нагрузку при постоянной высокой температуре.

Такие материалы делят на три группы : огнеупорные, выдерживающие действие температур от 1580 градусов и выше ( шамот, динас и др.) ; тугоплавкие, выдерживающие действие температур выше 1350 до 1580 градусов ( гжельский кирпич ) ; легкоплавкие — с огнеупорностью ниже 1350 градусов (например, обыкновенный глиняный кирпич).

Химической стойкостью называется способность материалов сопротивляться действию кислот, щелочей, солей, растворённых в воде, и газов.

Большая часть строительных материалов не обладает стойкостью к действию кислот и щелочей. Весьма нестойко в этом отношении, например, дерево. Битумы отличаются нестойкостью к действию концентрированных растворов щелочей, а многие природные каменные материалы — к действию кислот (например, известняки, мраморы, доломиты и др.). Многие вяжущие материалы также плохо противостоят действию кислот.

Высокой сопротивляемостью действию щелочей и кислот обладают керамические материалы с очень плотным черепком ( например, облицовочные плитки, плитки для полов, канализационные трубы ), специальный кирпич для устройства канализационных коллекторов, материалы на основе пластмасс (трубы, плёнки) и др.

Долговечность является весьма важным свойством строительных материалов. Под долговечностью понимают способность материалов сопротивляться всей сумме атмосферных воздействий в эксплуатационных условиях ( изменение температур, влажности, влияние кислорода и других газов, находящихся в воздухе ).

Процесс естественного изменения свойств материалов под действием атмосферных факторов называется старением материалов. Например, керамические материалы и естественные каменные материалы относятся к долговечным материалам, а древесина — в условиях повышенной влажности — к быстростареющим.

Механические свойства.

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки или других факторов.

Прочность строительных материалов характеризуется так называемым пределом прочности при сжатии или пределом прочности при растяжении.

Пределом прочности называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала.

Твёрдостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него постороннего более твёрдого тела. Это свойство материала не всегда соответствует их прочности. Материалы с разными пределами прочности при сжатии могут обладать примерно одинаковой твёрдостью.

Шкала твёрдости минералов.

Таблица 2

Показатель твёрдости.	Минерал
1	Тальк или мел
2	Каменная соль или гипс
3	Кальцит или ангидрит
4	Плавиковый шпат
5	Апатит
6	Ортоклаз
7	Кварц
8	Топаз
9	Корунд
10	Алмаз

Истираемостью называют способность материала уменьшаться в весе и объёме под действием истирающих усилий.

Сопротивлением удару называется способность материала сопротивляться ударным воздействиям.

Упругостью называется свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму и объём после прекращения действия внешних сил, под воздействием которых форма материалов изменяется в той или иной мере. Первоначально форма может восстанавливаться полностью при малых нагрузках и частично при больших. В последнем случае в материале имеются остаточные деформации.

Деформацией называется изменение формы или объёма твёрдого тела.

Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторой малой величины, устанавливаемой техническими условиями на данный материал. Это наибольшее напряжение, по достижении которого материал практически получает только упругие деформации, т.е. исчезающие после снятия нагрузки.

Пластичностью называют способность материала под влиянием действующих на него усилий изменять свои размеры и форму без образования трещин и сохранять их после снятия нагрузки.

Помимо материалов пластичных ( битумы, глиняное тесто и др. ) имеются материалы хрупкие, которые разрушаются сразу ( без предварительной деформации ), как только действующие на них усилия достигают величины разрушающих нагрузок.

Самые прочные металлы на Земле

Первое качество, с которым ассоциируется у нас металл, это прочность. На самом деле прочность определяется несколькими свойствами, учитывая которые именно сталь и ее сплавы находятся в списке самых прочных металлов.

Что же такое прочность? Это способность материала выдерживать внешние нагрузки, при этом не разрушаясь. При оценке прочности металла учитывается много параметров и качеств: насколько хорошо металл сопротивляется разрыву, как он противостоит сжатию, каков порог перехода от упругого к пластическому состоянию, когда деформация материала становится необратимой, какова способность материала сопротивляться распространению трещин и т. п.

Прочные сплавы и природные металлы

Сплавы представляют собой комбинации разных металлов. Потребность получить самые разные качественные характеристики металлов, среди которых и прочность, привела к появлению различных сплавов. Одним из важных в этом смысле сплавов является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода. Итак, какие же металлы принято считать самыми прочными на Земле?

Поскольку для определения прочности металла необходимо учесть очень много факторов, трудно однозначным образом упорядочить металлы от самого «крепкого» до самого «слабого». В зависимости от того, какое свойство считается наиболее важным в каждом конкретном случае, и будет складываться расстановка сил прочности среди металлов.

Сталь и ее сплавы

Сталь — это прочный сплав железа и углерода, с добавками других элементов, таких как кремний, марганец, ванадий, ниобий и пр. Благодаря различным системам легирования стали можно получать совершенно разный комплекс свойств новых сплавов.

Так, высокоуглеродистая сталь — это сплав железа с высоким содержанием углерода — получается прочной, относительно дешевой, долговечной, она хорошо поддается обработке. Из недостатков стоит отметить низкую прокаливаемость и низкую теплостойкость, что делает углеродистую сталь уязвимой в агрессивной среде.

Сферы применения: из углеродистой стали изготавливают различные инструменты, детали машин и сложных механизмов, элементы металлоконструкций. Важным условием применения таких изделий является неагрессивная среда.

Сплав стали, железа и никеля – один из наиболее прочных сплавов. Существует несколько его разновидностей, но в целом легирование углеродистой стали никелем увеличивает предел текучести до 1420 МПа и при этом показатель предела прочности на разрыв доходит до 1460 МПа.

Сферы применения: сплавы на никелевой основе используют в конструкциях некоторых типов мощных атомных реакторов в качестве защитных высокотемпературных оболочек для предохранения от коррозии урановых стержней.

Нержавеющая сталь – коррозионностойкий сплав стали, хрома и марганца с пределом текучести до 1560 МПа и пределом прочности на разрыв до 1600 МПа. Как и все виды стали, этот сплав обладает высокой ударопрочностью и имеет средний балл по шкале Мооса.

Сферы применения: благодаря своим антикоррозийным свойствам нержавеющую сталь широко применяют в самых разных областях – нефтехимической промышленности, машиностроении, строительстве, электроэнергетике, кораблестроении, пищевой промышленности и для изготовления бытовых приборов.

Особо твердые сплавы

Сплавы на основе карбидов вольфрама, титана, тантала обладают твердостью, которой позавидует любой молот Тора.

Титан – это наиболее растиражированный в средствах массовой информации и кинематографе природный металл, который принято ассоциировать с суперпрочностью. Его удельная прочность почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей. Он обладает самым высоким отношением прочности на разрыв к плотности из всех металлов. По этому показателю он обошел вольфрам, вот только по шкале твердости Мооса титан ему уступает. Тем не менее, титановые сплавы прочны и легки.

Сферы применения: титан и его сплавы часто используются в аэрокосмической промышленности. Из него делают элементы обшивки космических кораблей, топливные баки, детали реактивных двигателей. Активно используют его и в морском судостроении, строительстве трубопроводов для агрессивных сред и в качестве конструкционного материала.

Вольфрам с его самой высокой прочностью на растяжение среди всех встречающихся в природе металлов часто комбинируют со сталью и другими металлами для создания еще более прочных сплавов. К недостаткам вольфрама можно отнести его хрупкость и способность к разрушению при ударе.

Сферы применения: вольфрам применяют в металлургии для производства легированных сталей и различных сплавов, в электротехнической индустрии для изготовления элементов осветительных приборов, в машино- и авиастроении, в космической отрасли и химпроме. Сплав вольфрама и углерода (карбид вольфрама) используют для производства инструментов с режущими краями, таких как ножи и дисковые пилы, а также износостойких рабочих элементов горношахтного оборудования и прокатных валков.

Тантал обладает сразу тремя достоинствами – прочностью, плотностью и устойчивостью к коррозии. Он состоит в группе тугоплавких металлов, как и выше описанный вольфрам.

Сферы применения: тантал используется в производстве электроники и сверхмощных конденсаторов для персональных компьютеров, смартфонов, камер и для электронных устройств в автомобилях.

Инновационные сплавы

Существует ряд сплавов, которые появились совсем недавно, но уже успели завоевать признание благодаря своим «сверхкачествам» и активно используются в аэрокосмической сфере и медицине.

Алюминид титана – сплав титана и алюминия, который выдерживает высокие температуры и обладает антикоррозийными свойствами, но при этом он довольно хрупкий и недостаточно пластичный. Тем не менее, он нашел свое применение в производстве специальных защитных покрытий.

Сплав титана с золотом – еще один уникальный материал, который был разработан несколько лет назад группой ученых из университетов США. Основная задача, которая стояла перед учеными, создать материал крепче титана, который можно было бы применять в медицине для производства протезов, совместимых с биотканью. Дело в том, что титановые протезы, несмотря на свою прочность, изнашиваются относительно быстро, их приходится менять каждые 10 лет. А вот сплав титана с золотом оказался вчетверо более прочным, чем те сплавы, что сейчас используются в производстве протезов.

Основные свойства стали
Сталь – это универсальный и удобный в работе металл, который широко применяется для изготовления уголка 63х63, арматуры и других видов металлопроката. Изделия из этого материала используются в машиностроении, строительстве и других сферах. Широкое распространение стали обусловлено ее исключительными свойствами: механическими, физическими, технологическими и химическими.
Механические
Прочность. Это свойство обуславливает способность металла выдерживать значительную внешнюю нагрузку, не разрушаясь. Количественно этот показатель характеризуется пределом текучести и пределом прочности.
Предел прочности. Максимальное механическое напряжение, при превышении которого сталь разрушается.

Предел текучести. Данный параметр показывает механическое напряжение, при превышении которого материал продолжает удлиняться в условиях отсутствия нагрузки.

Пластичность. Благодаря этому свойству металл изменяет свою форму под действием внешней нагрузки и сохраняет ее при отсутствии внешнего воздействия. Количественно это свойство оценивается относительным удлинением при растяжении и углом загиба.

Ударная вязкость. Обозначает способность металла сопротивляться динамическим нагрузкам. Количественно эта характеристика оценивается работой, которая требуется для разрушения образца, отнесенной к площади его поперечного сечения.

Твердость. Это свойство позволяет металлу сопротивляться попаданию в него твердых тел. Количественно характеризуется нагрузкой, отнесенной к площади отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды (метод Виккерса) или стального шарика (метод Бринелля).

Физические
Плотность. Это масса материала, заключенного в единичном объеме. Именно благодаря высокой плотности арматура а500с и другие изделия из стали широко применяются в строительстве.

Теплопроводность. Характеризует способность металла передавать теплоту от более нагретых частей к менее нагретым;

Электропроводность. Определяет способность стали пропускать электрический ток.

Химические
Окисляемость. Это свойство представляет собой способность металла соединяться с кислородом. Окисляемость усиливается с повышением температуры металла. Стали с низким содержанием углерода окисляются с образованием ржавчины (оксидов железа) под действием воды или влажного воздуха.

Коррозионная стойкость. Это способность вещества не вступать в химические реакции и не окисляться.

Жаростойкость. Жаростойкость характеризует способность металла не окисляться под воздействием высокой температуры и не образовывать окалины.

Жаропрочность. Уровень жаропрочности определяет способность металла сохранять свои прочностные характеристики при воздействии высокой температуры.

Технологические
Ковкость. Это свойство говорит о способности металла принимать новую форму в результате воздействия внешних сил.

Обрабатываемость резанием. Сталь хорошо поддается механической обработке режущим инструментом, благодаря чему облегчается процесс производства трубы 60х30 и других изделий металлопроката.

Жидкотекучесть. Обозначает способность расплавленного металла заполнять пространства и узкие зазоры.

Свариваемость. Это свойство позволяет проводить эффективную работу по сварке. В результате образовывается надежное соединение без дефектов.

Строительные материалы. Основные понятия
ЧАСТЬ 1.
Физико-механические и механические свойства строительных материалов.

Механические свойства строительных материалов
В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.
В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.
Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.
Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).
При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.
Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.
Физико-механические и механические свойства строительных материалов
Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).
Истинной плотностью, p_uназывается масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:
p
_u=m/V_a
где m — масса материала, V_a — объем материала в плотном состоянии.
Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.
Истинная плотность гранита 2,9 г/см³, стали — 7,85 г/см³, древесины — в среднем 1,6 г/см³. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой — средней плотностью.
Средней плотностью, p_c называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило, меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:
Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м³ до 1200 кг/м³ (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м³ до 600 кг/м³ (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).
p
_c=m/V_e
где m — масса материала, V_e — объем материала.
Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.
Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.
Относительная плотность, d — отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4^оС, имеющая плотность 1000 кг/м³.
Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле
Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.
П=(1 — p
_c/p_u)*100
где p_c, p_u — средняя и истинная плотности материала.
Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).
Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.
Таблица 1.

Наименование Плотность, кг/м³ Пористость, % Теплопроводность,
Вт / (м * ^оС)
истинная средняя
Гранит 2700 2500 7,4 2,8
Вулканический туф 2700 1400 52 0,5
Керамический кирпич
— обыкновенный 2650 1800 32 0,8
— пустотелый 2650 1300 51 0,55
Тяжелый бетон 2600 2400 10 1,16
Пенобетон 2600 700 85 0,18
Полистиролбетон 2100 400 91 0,1
Сосна 1530 500 67 0,17
Пенополистирол 1050 40 96 0,03
Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).
Водопоглощение определяют по следующим формулам:
Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.
W
_M=(m_в— m_c)/m_c и W_o=(m_в— m_c)/V
где m_в — масса образца, насыщенного водой, m_c — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.
Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:
W
_o=W_M*p_c
Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.
В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.
Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:
W=(m
_вл— m_c)/m_c*100
где, m_вл, m_с— масса влажного и сухого материала.
Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.
Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.
Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.
Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.
Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.
Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.
Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.
Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.
Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.
Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*^оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*^оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.
Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.
Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.
Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.
Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).
Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580^оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580^оС, легкоплавкие — менее 1350^оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).
Механические свойства строительных материалов
К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.
Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.
Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.
Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м³ соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м³ соответствует классу В2,5.
Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.
Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.
В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: B_b1 — B_b60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см² (МПа*10).
При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Класс B_b, МПа Марка Класс B_b, МПа Марка
B_b3,5 4,5 M_b50 B_b30 39,2 M_b400
B_b5 6,5 M_b75 B_b35 45,7 M_b450
B_b7,5 9,8 M_b100 B_b40 52,4 M_b500
B_b10 13 M_b150 B_b45 58,9 M_b600
B_b12,5 16,5 M_b150 B_b50 65,4 M_b700
B_b15 19,6 M_b200 B_b55 72 M_b700
B_b20 26,2 M_b250 B_b60 78,6 M_b800
B_b25 32,7 M_b300
На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.
Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий. Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.
перейти к второй части
Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.
С использованием материалов
Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.
Карточки к главе 4 Шейлы Трокмортон
Геном знаний Brainscape
^TM
Просмотрите более 1 миллиона курсов, созданных лучшими студентами, профессорами, издателями и экспертами.
Вступительные экзамены
Экзамены уровня А
Экзамены AP
Экзамены GCSE
Вступительные экзамены в аспирантуру
Экзамены IGCSE
Международный бакалавриат
Национальные 5 экзаменов
Вступительные экзамены в университет
Профессиональные сертификаты
экзамен на адвоката
Драйверы Эд
Финансовые экзамены
Сертификаты управления
Медицинские и сестринские сертификаты
Военные экзамены
MPRE
Другие сертификаты
Технологические сертификаты
TOEFL
Вино и спиртные напитки
Иностранные языки
арабский
китайский язык
Французский
Немецкий
иврит
итальянский
японский язык
корейский язык
Лингвистика
Другие иностранные языки
португальский
русский
испанский язык
TOEFL
Наука
Анатомия
астрономия
Биохимия
Биология
Клеточная биология
Химия
наука о планете Земля
Наука об окружающей среде
Генетика
Геология
Наука о жизни
Морская биология
метеорология
микробиология
Молекулярная биология
Естественные науки
Океанография
Органическая химия
Периодическая таблица
Физическая наука
Физика
физиология
Наука о растениях
Класс науки
Зоология
Английский
Американская литература
Британская литература
Классические романы
Писательское творчество
английский
Английская грамматика
Вымысел
Высший английский
Литература
Средневековая литература
Акустика
Поэзия
Пословицы и идиомы
Шекспир
Написание
Словарь Строитель
Гуманитарные и социальные науки
Антропология
Гражданство
гражданские права
Классика
Коммуникации
Консультирование
уголовное правосудие
География
История
Философия
Политическая наука
Психология
Религия и Библия
Социальные исследования
Социальная работа
Социология
Математика
Алгебра
Алгебра 2
Арифметика
Исчисление
Геометрия
Линейная алгебра
Математика
Таблицы умножения
Предварительный расчет
Вероятность
Статистические методы
Статистика
Тригонометрия
Медицина и уход
Анатомия
Системы тела
Стоматология
Медицинские курсы и предметные области
Медицинские осмотры
Медицинские специальности
Медицинская терминология
Разные темы по здравоохранению
Курсы медсестер и предметные области
Сестринские специальности
Другие области здравоохранения
Фармакология
физиология
Радиология и диагностическая визуализация
Ветеринарный
Профессии
АСВАБ
Автомобильный
Авиация
Парикмахерская
Катание на лодках
Косметология
Бриллианты
Электрический
Электрик
Пожаротушение
Садоводство
Домашняя экономика
Садоводство
ОВКВ
Дизайн интерьера
Ландшафтная архитектура
Массажная терапия
Металлургия
Военный
Борьба с вредителями
Сантехника
Полицейская
Сточные Воды
Сварка
Закон
Австралийский закон
Банкротство
экзамен на адвоката
Предпринимательское право
Калифорнийский экзамен на адвоката
Экзамен CIPP
Гражданский процесс
Конституционное право
Договорное право
Корпоративное право
Уголовное право
Свидетельство
Семейное право
Экзамен на адвоката во Флориде
Страховое право
Интеллектуальная собственность
Международный закон
Закон
Закон и этика
Правовые исследования
Судебные разбирательства
МБЭ
MPRE
Фармацевтическое право
Имущественное право
Закон о недвижимости
Техасский экзамен на адвоката
Правонарушения
Трасты и поместья
Здоровье и фитнес
Альтернативная медицина
Класс здоровья и фитнеса
Здоровье и развитие человека
Урок здоровья
Наука о здоровье
Развитие человека
Рост и развитие человека
Душевное здоровье
Здравоохранение
НАСМ СРТ
Спорт и кинезиология
Йога
Тренер по здоровью ACE
Бизнес и финансы
Бухгалтерский учет
Бизнес
экономика
Финансы
Управление
Маркетинг
Недвижимость
Технологии и инженерия
Архитектура
Биотехнология
Компьютерное программирование
Информатика
Инжиниринг
Графический дизайн
Информационной безопасности
Информационные технологии
Информационные системы управления
Еда и напитки
Бармен
Готовка
Кулинарное искусство
гостеприимство
Питание
Вино и спиртные напитки
Изобразительное искусство
Искусство
История искусства
танец
Музыка
Другое изобразительное искусство
Случайное знание
Астрология
Блэк Джек
Культурная грамотность
Реабилитация знаний
Мифология
Национальные столицы
Люди, которых вы должны знать
Покер
Чаша викторины
Спортивные мелочи
Карты Таро
Посмотреть полный указатель
Прочность на растяжение – обзор
8.
1 ПРОЧНОСТЬ НА РАСТЯЖЕНИЕ И УДЛИНЕНИЕ
Испытание на прочность на растяжение является наиболее популярным методом оценки наполненных материалов. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации, анализирующие данную тему. ^1–86 Информация в этом разделе организована таким образом, чтобы предоставить следующую информацию:
•
Обобщенные модели, описывающие свойства наполненных материалов при растяжении
•
Влияние наполнителей на свойства при растяжении 907 909 •
Методы повышения прочности при растяжении
Общее уравнение описывает влияние объемной доли наполнителя на прочность при растяжении:
[8.1] σc = σp (1-aφfb + cφfd)
, где:
Σ _C
_C
Прочность на растяжение Composite
Σ _P
Прочность на растяжение полимера
Φ _f
объемная доля наполнителя
a, b, c, d
константы
Не зная значений этих коэффициентов, невозможно предсказать, увеличивается или уменьшается прочность композита на растяжение по мере увеличения объемной доли наполнителя. Из вида уравнения также очевидно, что константы могут быть выбраны для описания определенных особенностей поведения наполнителей. Например, константа «а» обычно связана с концентрацией напряжения. В композитах, в которых наполнитель имеет очень плохую адгезию, а=1,21 или а=1,23 для несферических частиц. ¹ Константе «b» обычно присваивается произвольное значение 0,67. Константы «с» и «d» относятся к влиянию размера частиц. Чем меньше размер частиц, тем больше значения этих констант.Когда значения этих четырех констант известны или приближены, это позволяет прогнозировать предел прочности различных композитов. Поскольку последний член в уравнении 8.1 положительный, уменьшение размера частиц наполнителя должно привести к увеличению прочности на разрыв. Многие модификации приведенного выше уравнения или его параметров (констант) используются для объяснения экспериментальных данных.
Для малых концентраций наполнителя уравнение Эйнштейна обычно соответствует экспериментальным данным:
[8. 2]σc=σp(1+aϕϕb)
В уравнении Эйнштейна b = 1 для сферических частиц при низкой концентрации, а «a» зависит от адгезии между матрицей и наполнителем. Это уравнение предсказывает, что добавление наполнителя увеличивает прочность на растяжение, что, как оказалось, не всегда так, поэтому это уравнение было изменено различными исследователями. Уравнение Николе и Наркиса ⁵⁷ является распространенной модификацией, в которой a=1,21 и b=2/3. ^3, ^4, ^8, ^8, ¹¹ ¹¹
Модифицированная модель Nielsen ⁵⁸ — другое часто используемое уравнение, ^1, ^3, ^9, ¹⁰, особенно в предложенной форме Николаис и Наркис: ⁵⁷
[8.3]σc=σp1-ϕf1+2,5ϕfexp(Bϕf)
В этом уравнении «B» – параметр, характеризующий взаимодействие.
Также используются некоторые другие уравнения. Один уравнение Piggott и Leinder: ⁵⁹
[8. 4] σc = λσp-χφf
, где:
λ
Коэффициент концентрации напряжений
χ
Постоянный зависимый от адгезии матрицы частицы
, что хорошо коррелирует с экспериментальными измерениями, выполненными на полимерных композитах.
Ни одно из приведенных выше уравнений не рассматривает частицу наполнителя как потенциальную точку слабости в композите. Вместо этого приведенные выше уравнения предполагают, что либо матрица разрушается, либо потеря сцепления между наполнителем и матрицей является причиной разрушения. Приведенное ниже уравнение дает баланс напряжений в композите:
[8.5]ϕfkσe+(1-ϕf)〈σm〉=σe
где:
k
константа пропорциональности для передачи напряжения
7
5
внешняя нагрузка
<Σ ^m>
Среднее напряжение в матрице
Φ
F Kσ ^E

нагрузка, перенесенная наполнителем
Свойства наполнителя можно сравнить с напряжением, приложенным к частице наполнителя. ⁵ В композитах с волокном можно использовать уравнение Келли и Тайсона ⁶⁰ для оценки влияния свойств волокна на несущие свойства композита:
[8.6]σc=η0σfLf2Lcϕf+(1-ϕf) Σp
Где:
η ₀
10097
фактор эффективности волокна
Σ _F
Прочность на растяжение волокна
Σ _P
прочность на растяжение
L _f
средняя длина волокна
L _c
критическая длина волокна
В этом уравнении учитываются механические свойства, длина и ориентация волокна.В волокнистых композитах механические свойства зависят также от близости волокна к волокну:
[8.7]N=AϕfLf/d
где:
N
среднее число виртуальных касаний на волокно
A
коэффициент (=8/π ² для случайной ориентации в плоскости)
d
диаметр волокна
к модулю растяжения по уравнению:
[8. 8] e = Σɛ = f / a (i1-i0) / i0
где:
Σ
5 Σ
растягивающее напряжение
ε
растягивающую штамм
F
растяжение
Оригинальный поперечный сечение площадью
I ₀
Оригинальная длина
I
I ₁
Окончательная длина
Окончательная длина
Результаты экспериментальных исследований, обобщенные в таблице 8.1 показано потенциальное влияние различных наполнителей на свойства наполненных материалов при растяжении. В первой колонке приведен список пар полимер-наполнитель, для которых в литературе имеются данные о свойствах при растяжении. Для каждой пары фактическая концентрация наполнителя, используемого в системе, указана в столбце 2. Указаны либо конкретные концентрации (например, 10 и 20), либо диапазон концентраций (например, 5-50), если используется более двух концентраций наполнителя. были протестированы. Концентрация дана в массовых процентах, если не указано иное (v% – объемные проценты).Для концентрации наполнителя, указанной во второй колонке, соответствующие изменения прочности на разрыв приведены в третьей колонке. Значения в третьем столбце представляют собой процент увеличения (знак плюс) или уменьшения (знак минус) предела прочности на растяжение наполненного материала по отношению к ненаполненному полимеру. В последнем столбце даны краткие комментарии либо для указания того, что могло вызвать наблюдаемые изменения (например, взаимодействие, размер частиц, модификация и т. д.), либо для предоставления данных об относительном изменении удлинения этих образцов.
Таблица 8.1. Влияние наполнителей на свойства материалов с наполнителем при растяжении
Комментарии 91 269 91 289 915 912 93 26 натуральный каучук + гидроксиапатита + Mg + ПЭК ПП монтмориллонит нанокремнезем + ЭПМ + БП 300 Данные таблицы.1 показано, как можно улучшить (или уменьшить) прочность композита на растяжение. Улучшению прочности на растяжение способствуют следующие факторы:
•
Размер частиц (наночастицы, включая сажу и коллоидный диоксид кремния, являются примерами наполнителей, которые обычно способствуют повышению прочности на растяжение; сравните влияние Размер частиц влияет на адгезивные свойства ПВА при использовании карбоната кальция разного размера)
•
Форма частиц (увеличение соотношения размеров в определенном диапазоне улучшает свойства при растяжении; см. примеры для волокнистых наполнителей и слюды)
•
Взаимодействие с матрицей (необработанный карбонат кальция в ПЭ снижает прочность на разрыв, но после модификации фосфатом прочность на разрыв увеличивается; стеклянные шарики могут уменьшать или увеличивать прочность на разрыв в зависимости от их межфазной адгезии; слюда и тальк дают аналогичный эффект в ПП; полиамидное волокно не усиливает натуральный каучук, т.к. f отсутствие взаимодействия)
•
Концентрация (соотношение прочности на разрыв не является линейной функцией концентрации; существует определенная критическая концентрация, выше которой дальнейшее увеличение концентрации наполнителя снижает прочность на растяжение)
•
Правильный выбор пары наполнитель-матрица (должно быть взаимодействие наполнителя и матрицы; некоторые комбинации дают неблагоприятные результаты; есть случаи (см. алюмосиликат с ПВА), когда повышенное взаимодействие снижает предел прочности при растяжении из-за увеличения жесткости материала)
Рисунок 8. 1 иллюстрирует влияние формы частицы на свойства растяжения. ⁶ Обе зависимости являются линейными с объемной долей наполнителя, но указывают в разных направлениях. Экспериментальные данные для стеклянных шариков соответствуют модели Эйнштейна (см. уравнение 8.2) с a=-1,72 и b=1. Отрицательное значение коэффициента «а» указывает на то, что присутствие стеклянных шариков оказывает ослабляющее действие на композит из-за отслоения. Слабая адгезия и отслоение уменьшают объемную долю композита, способную выдержать приложенную нагрузку.Данные по стекловолокну соответствуют модели Келли и Тайсона (см. уравнение 8.6). По модели было рассчитано, что коэффициент эффективности ориентации волокна составляет 0,3. Этот коэффициент больше, чем значение 0,2, которое обычно используется для случайно ориентированных волокон. Более высокое значение является результатом изготовления испытуемых образцов методом литья под давлением, при котором волокна ориентируются.
Рисунок 8.1. Прочность на растяжение POM, наполненного стеклянными волокнами и стеклянными шариками.
[Адаптировано с разрешения Hashemi, S; Гилбрайд, М. Т.; Ходжкинсон, Дж., Дж.Мат. науч. , 31 , 19, 5017-25, 1996.] Copyright © 1996
На рис. 8.2 показано влияние расстояния между частицами на свойства при растяжении композита, наполненного стеклянными шариками. Добавление стеклянных шариков обычно снижает свойства прочности на растяжение композита. Увеличение расстояния между частицами способствует увеличению прочности композита на растяжение. ⁴
Рисунок 8.2. Влияние взаимного расстояния между частицами на прочность на разрыв ПОМ, наполненного стеклянными шариками.
[Адаптировано с разрешения Hashemi, S; Дин, К.Дж.; Лоу, П, Полим. инж. науч. , 36 , 13, 1807-20, 1996.]Copyright © 1996
Удлинение обычно обратно пропорционально прочности на разрыв, что означает, что увеличение прочности на растяжение наполненного материала обычно способствует уменьшению удлинения. В Таблице 8.1 представлены два различных случая (EPDM и фторполимер, армированный сажей). В первом случае (ЭПДМ) удлинение остается постоянным в определенном диапазоне концентраций сажи.Во втором случае (фторполимер) при добавлении наполнителей увеличиваются как растяжение, так и относительное удлинение. Такие свойства могут быть получены с помощью небольших взаимодействующих частиц, которые способствуют физическому сшиванию относительно слабой матрицы. Но в большинстве случаев уменьшение удлинения является ожидаемым результатом армирования.
определение прочности на растяжение
Прочность материала на разрыв – это растягивающее напряжение в точке разрушения. Считается, что прочность, определенная в испытании на раскалывание, ближе к истинному пределу прочности бетона на растяжение, чем модуль разрыва. Прочность на раскалывание на 5–12 процентов выше, чем прочность на прямое растяжение.В материаловедении прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения. Напомним, что пластичность — это мера того, насколько пластически деформируется перед разрушением, но то, что материал пластичен, не делает его прочным. Она обычно измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения. Три основных типа мостов, используемых на транспорте: балочные и ферменные мосты, арочные мосты и висячие мосты. • Прочность на растяжение (единица измерения: МПа) Прочность на растяжение — это максимальное напряжение растяжения, которое материал может выдержать до разрушения.Это вопрос, который требует лучшего определения терминов. При напряжениях меньше предела прочности … Для предела прочности σu образцов сталь А имеет инженерный предел прочности около 599 МПа, а сталь В около 501 МПа. Мы рассмотрим очень простой эксперимент, который дает много информации о прочности или механическом поведении материала, который называется испытанием на растяжение. Это особенность инженерной кривой напряжения-деформации, и ее нельзя найти на кривой истинного напряжения-истинной деформации.Это один из наиболее распространенных методов механических испытаний. И прочность на растяжение, и твердость являются показателями сопротивления металла пластической деформации. Предельная прочность стали на растяжение — это сопротивление стали разрушению при растягивающем напряжении, приложенном большой силой напряжения. Растягивающая нагрузка – это способность материала выдерживать тяговое усилие. Тест на расщепление прост в выполнении и дает более однородные результаты, чем другие тесты на растяжение. Прочность на растяжение • Для пластичных материалов прочность на растяжение соответствует точке, в которой начинается образование шейки.Акцент в этом определении следует сделать на способности поглощать энергию до разрушения. Истинное напряжение (ø) использует мгновенную или фактическую площадь образца в любой заданной точке, в отличие от исходной площади, используемой в инженерных значениях. Поскольку техническое напряжение пропорционально силе, приложенной к образцу, критерий образования шейки может быть установлен следующим образом: Расчетная прочность на сдвиг – резьба в плоскостях сдвига (Н) • bb Rn 0,75(0,40Fu )мА BMA Engineering, Inc. – 6000 46 LRFD – Расчетная прочность крепежных изделий на растяжение • bb Rn 0. 75(0,75Fu)A – где = 0,75, значение для режима разрушения при растяжении – b = предел прочности при растяжении материала болта (120 тысяч фунтов на квадратный дюйм для A325. Напряжение растяжения определяется как: Величина F силы, приложенной вдоль упругого стержня, деленная на площадью поперечного сечения А стержня в направлении, перпендикулярном приложенной силе.Поскольку низкий я не уверен, что вы подразумеваете под «пределом прочности»: вы имеете в виду предел текучести или предел прочности?UF является Предел прочности Прочность на растяжение алюминиевых сплавов может быть увеличена путем специальной обработки.Горизонтальные каменные балки могут быть опасны из-за слабой прочности на растяжение – горная порода должна быть однородной и состоять из устойчивых минералов. Композит all-0 градусов с объемной долей волокна Vf (примерно, помните!) Где TS — предел прочности при растяжении. Одним из наиболее важных свойств, которые мы можем определить о материале, является его предел прочности при растяжении (UTS). Из-за их высокой прочности на растяжение эти продукты подходят для сверления на сверлильных станках. Прочность на сдвиг. Наиболее распространенным способом измерения предела текучести пластмасс является испытание на растяжение. Для расчета прочности на растяжение используется следующая формула. Она обычно измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения. Испытание на растяжение представляет собой форму испытания на растяжение и представляет собой разрушающее инженерное и материаловедческое испытание, при котором к образцу прикладывают контролируемое растяжение до тех пор, пока он полностью не разрушится.. Что означает предел прочности при растяжении? Экономика использования высокопрочной стали в конструкции представляет собой интересный взгляд на то, как инженеры могут повысить ценность проекта. Прочность на растяжение или предел прочности при растяжении — это предельное состояние растягивающего напряжения, которое приводит к разрушению при растяжении по типу вязкого разрушения (уступчивость на первой стадии этого разрушения, некоторое упрочнение на второй стадии и разрушение после возможного образования «шейки») или хрупкое разрушение (внезапное разрушение на две или более частей в состоянии низкого напряжения).Испытание на растяжение является одним из самых простых и широко используемых механических испытаний. предел прочности в машиностроении. «Прочность» может иметь много значений, поэтому давайте подробнее рассмотрим, что имеется в виду под прочностью материала. Определение напряжения, учитывающее постоянное изменение площади, называется истинным напряжением. Определение предела прочности при растяжении Математически предел прочности материала при растяжении определяется как… Сопротивление материалов, также называемое механикой материалов, представляет собой предмет, изучающий поведение твердых тел, подверженных напряжениям и деформациям.. (tɛnsɪl strɛŋkθ) существительное. Yild strɛŋkθ существительное. Но что означает слово «сила»? Прочность на растяжение — это измерение силы, необходимой для того, чтобы натянуть что-то, например, веревку, проволоку или конструкционную балку, до точки, где она порвется. Прочность материала на растяжение — это максимальное растягивающее напряжение, которое он может выдержать до разрушения, например, разрыва. Существует три типичных определения прочности на растяжение: https://goo.gl/9qLnbM Более 60 видеороликов о технических материалах Введено новое определение повреждения: относительное изменение прочности на растяжение в зависимости от количества циклов.Укажите определение каждого словарного термина, написав его букву в поле для ответа. Однако определение предела прочности бетона на разрыв необходимо для определения нагрузки, при которой бетонные элементы могут треснуть. Прочность материала на растяжение – это максимальное растягивающее напряжение, которому он может подвергаться до разрушения. UTS — это максимальное инженерное напряжение при одноосном испытании на растяжение. Пластичные материалы имеют тенденцию выдерживать нагрузку, в то время как хрупкие материалы разрушаются, не достигнув предела прочности материала.Для большинства конструкционных материалов трудность определения прочности на сжатие можно преодолеть, заменив прочность на сжатие значением прочности на растяжение. TS Сопротивление материала силе, стремящейся разорвать его на части, измеряемое как максимальное натяжение … Предельная прочность на растяжение. Кривая напряжение-деформация (рис. 1) выше является хорошим способом наглядно продемонстрировать это. предел прочности в машиностроении. Испытание на растяжение, также известное как испытание на растяжение, является фундаментальным материаловедением и инженерным испытанием, в котором образец подвергается контролируемому натяжению до разрушения.Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это … Три основных типа мостов, используемых на транспорте: балочные и ферменные мосты, арочные мосты и висячие мосты. Он используется, чтобы узнать, насколько прочный материал, а также насколько он может быть растянут, прежде чем сломается. Прочность на растяжение алюминиевых сплавов может быть увеличена путем специальной обработки. Измеряя усилие, необходимое для удлинения образца до точки разрыва, можно определить свойства материала, которые позволят проектировщикам и менеджерам по качеству прогнозировать, как материалы и изделия будут вести себя в предполагаемых областях применения.Прочность на растяжение — это способность материала или конструкции противостоять силам, которые пытаются разорвать его на части. Он определяется как отношение изменения длины к исходной длине. Для определения предела прочности при растяжении испытуемого композитного образца использовали универсальную испытательную машину. Прочность / Механика меню материалов. Прочность / Механика меню материалов. Определение прочности на растяжение в словаре Definitions.net. Прочность на растяжение – это максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрыва.Глиняные кирпичи могут выдерживать 14 атмосфер, но, как и бетон, они имеют низкую прочность на растяжение. (Машиностроение: Материалы) Прочность материала на растяжение – это максимальное напряжение, которое можно приложить к нему до того, как он разорвется. Менее пластичные материалы разрушаются до образования шейки. Информация и переводы предельной прочности на растяжение в наиболее полном ресурсе словарных определений в Интернете. Чтобы понять, как работают мосты, мы должны понять силы, действующие на каждый мост. Примеры употребления слова «предел прочности при растяжении» в предложении из Cambridge Dictionary Labs. Предел текучести в машиностроении.Расшифрованный текст изображения: MM101 ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА И ДИЗАЙН АНАЛИЗ И СОЗДАНИЕ ЧЕРТЕЖА ЗАДАЧА Детальный проект пары фланцевых муфт 1.0 Определение проблемы: К вам обратилась местная компания, которая хочет, чтобы вы разработали для них безопасную и экономичную фланцевую муфту для соединения два приводных вала с продольными шпонками. Предельная прочность на растяжение (UTS) = Pmax / A, где Pmax = максимальное усилие на растяжение. Прочность материала на растяжение определяют с помощью испытания на растяжение. Прочность на растяжение — это измерение силы, необходимой для того, чтобы тянуть что-то, например… Растяжимость по определению означает способность вытягиваться или растягиваться.(Машиностроение: Материалы) Прочность материала на растяжение – это максимальное напряжение, которое можно приложить к нему до того, как он разорвется. На приведенном ниже эскизе материал 1 имеет более высокую прочность… Это максимальное напряжение, которое выдерживает образец во время испытания. н. Сокр. предел прочности при растяжении или max Предел прочности при растяжении (или предел прочности) определяется как максимальное значение технического напряжения. При испытании на растяжение образец подвергается постоянно возрастающей одноосной растягивающей силе… Под растяжением понимается способность растягиваться.Двумя общими показателями являются способность выдерживать нагрузку без пластической деформации (предел текучести) или без разрушения (предел прочности). Однако его истинное значение напряжения дает более близкое значение к пределу прочности на растяжение нержавеющей стали 304. Фланцевое соединение… При изучении прочности материалов можно независимо анализировать прочность на растяжение, прочность на сжатие и прочность на сдвиг. Типичные соотношения между пределом текучести и отношением Y/T показаны на рис. Прочность = способность материала выдерживать приложенную нагрузку.Растягивающая нагрузка – это способность материала выдерживать тяговое усилие. Это очень важная величина, особенно в производственных и инженерных приложениях. Прочность на сдвиг — это способность материала сопротивляться разрезанию вдоль тонкой линии, так что его … Дайте определение прочности на растяжение. Этот параметр применяется ко всем типам материалов, таким как провода, канаты, металлические балки и т. д. Квази-экспериментальный. Он используется, чтобы узнать, насколько прочный материал, а также насколько он может быть растянут, прежде чем сломается. Он используется для указания момента, когда сталь переходит от упругой (временной) к пластической (постоянной) деформации.Что означает прочность на растяжение? Предел текучести определяется как напряжение, при котором возникает заданная остаточная деформация. При изучении прочности материалов прочность на растяжение, прочность на сжатие и прочность на сдвиг можно анализировать независимо друг от друга. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это напряжение применяется и поддерживается, произойдет разрушение. Когда сила приложена к элементу конструкции, этот элемент будет испытывать как напряжение, так и деформацию в результате действия силы.кривая течения может быть выражена с помощью степенного закона: Сопротивление материалов, также называемое механикой материалов, представляет собой предмет, изучающий поведение твердых тел, подверженных напряжениям и деформациям. Прочность материала на растяжение — это напряжение растяжения, при котором материал ломается или постоянно деформируется (меняет форму). Прочность, упругость, коэффициент Пуассона также можно определить с помощью этого метода испытаний. Ключом к ударной вязкости является хорошее сочетание прочности… Это эквивалентно максимальной нагрузке, которую может выдержать один квадратный дюйм площади поперечного сечения, когда нагрузка приложена как простое растяжение.Прочность на растяжение, максимальная нагрузка, которую материал может выдержать без разрушения при растяжении, деленная на исходную площадь поперечного сечения материала. Истинная деформация (е) определяется как мгновенное удлинение на единицу длины образца. Испытание на растяжение обычно регулируется стандартами, и два из них наиболее распространены в индустрии пластмасс: ASTM D638 и ISO 527. Напряжение определяется как сила, приходящаяся на единицу площади. Это один из наиболее распространенных методов механических испытаний. Информация и переводы прочности на растяжение в наиболее полном ресурсе определений словаря в Интернете.QT-100 обеспечивает выход 100 000 фунтов на квадратный дюйм, что примерно в 2-3 раза выше, чем у стандартной стали, которая колеблется от 36 000 фунтов на квадратный дюйм (неконструкционная) до 50 000 фунтов на квадратный дюйм (конструкционная марка). Это соответствует максимальному напряжению, которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Выявлена корреляция между обычным ущербом и этим новым определением ущерба. Напряжение — это сила, которую несет элемент на единицу площади, и типичными единицами измерения являются фунт-сила/дюйм 2 (psi) для обычных единиц США и Н/м 2 (Па) для единиц СИ: .Максимальное напряжение, приложенное к материалу при растяжении до разрыва, определяется как предел прочности при растяжении (UTS). Стресс и напряжение. Испытание измеряет силу как функцию деформации, приложенной к пластиковому образцу. Чтобы понять, как работают мосты, мы должны понять силы, действующие на каждый мост. Пластичность — это «способность материала подвергаться пластической деформации до разрыва». Прочность на растяжение может быть определена как для жидкостей, так и для твердых тел при определенных условиях. Например, когда дерево втягивает воду от своих корней к верхним листьям за счет транспирации, столб воды тянется вверх от вершины за счет сцепления воды в ксилеме, и эта сила передается вниз по столбу за счет его прочности на растяжение. .Определение свойств при растяжении имеет решающее значение, поскольку оно предоставляет информацию о модуле упругости, пределе упругости, относительном удлинении, пределе пропорциональности, уменьшении площади, пределе прочности при растяжении, пределе текучести, пределе текучести и других свойствах при растяжении. В инженерных конструкциях предел текучести очень важен. Испытание на растяжение — это форма испытания на растяжение, разрушающее инженерное и материаловедческое испытание, при котором к образцу прикладывается контролируемое натяжение до тех пор, пока он полностью не разрушится. Это способность материала сопротивляться разрыву… Напряжение, при котором деформация материала изменяется от упругая деформация переходит в пластическую деформацию, вызывая необратимую деформацию.Мосты: Урок 4 — Ответы на рабочий лист по прочности материалов Ответы на рабочий лист по прочности материалов. Единица измерения, если напряжение (σ) = 1 Н/мм² (СИ). Испытание на растяжение при проектировании широко используется для получения базовой проектной информации о прочности материалов и в качестве приемочного испытания для спецификации материалов. Следовательно, отношение Y/T выше. для современных сталей Растяжение используется для определения упругости, которая … Что такое деформация:-мера деформации, возникающая в элементе из-за нагрузки, действующей на него, где F — приложенная сила, а A — площадь поперечного сечения, по которой действует сила.Прочность на растяжение – это сопротивление стали разрушению при растяжении. Департамент гражданского строительства Университета Миннесоты провел аналогичные лабораторные анализы с использованием своего оборудования для измерения косвенной прочности на растяжение в рамках совместного исследования с Mn/DOT. Таблица … Определение предела прочности при растяжении – это наибольшее продольное напряжение, которое вещество может выдержать без разрыва. Номинальное напряжение упоминается в кавычках «прочности» материала и всегда определяется типом напряжения, таким как прочность на растяжение, прочность на сжатие или прочность на сдвиг.Свойства растяжения складываются из реакции материалов на сопротивление при приложении усилий при растяжении. A = исходная площадь поперечного сечения образца. Предел прочности при растяжении измеряется максимальным напряжением, которое материал может выдержать при растяжении или растяжении до разрыва. Прочность на растяжение = сопротивление разрушению при растяжении! 3 из разных источников (3,4). Это способность материала сопротивляться разрыву из-за напряжения. На основании критерия Гриффита напряжение разрушения (σ_c) материала связано с модулем Юнга (E), поверхностной энергией (γ_s), начальной длиной трещины (a) и pi, поскольку pi проявляется везде.Узнать больше. Механические свойства материалов: определение, испытания и применение С. Сентил Муруган Факультет машиностроения, Инженерный колледж Мепко Шленк (автономный), Сивакаси, Индия 1. Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Для хрупких твердых тел: керамики, стекла и хрупких полимеров — оно намного меньше, чем • Прочность на растяжение при комнатной температуре / 3,5 • Предел текучести при комнатной температуре / 1,5 • Напряжение, необходимое для возникновения скорости ползучести, равной 0.0001 %/1000 часов • Среднее напряжение, вызывающее разрыв, через 100 000 часов / 1,5 • Минимальное напряжение, вызывающее разрушение, через 100 000 часов / 1,25 Источник изменения расчетного запаса в 1999 г. с 4,0 до 3,5 Иногда можно получить 0,95 за жесткость. A … Предел прочности при растяжении 10.08.2020 Предел прочности при растяжении (или просто предел прочности при растяжении) — важное свойство материалов, определяющее их механические характеристики. Значение прочности на растяжение. Одним из свойств материала, которое широко используется и признается, является прочность материала.Словарь Термин Ответ Определение Прочность на растяжение F A Величина напряжения сжатия, которому материал может противостоять до разрушения. Она обычно измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения. A — Верхний предел текучести B — Прочность на растяжение C — Точка разрушения До точки A материал еще имеет способность возвращаться к своей первоначальной длине — это упругая область. До точки B образец будет утончаться равномерно, т.к. нагрузка увеличилась. В этот момент образец начнет «удлиняться» по мере его удлинения.Взаимосвязь между истинным напряжением и истинной деформацией, т.е. в материаловедении прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения. Предел прочности при растяжении измеряется максимальным напряжением, которое материал может выдержать при растяжении или растяжении до разрыва. Пластичные материалы, такие как железо, имеют более высокие значения предела текучести, чем пластмассы, такие как полиэтилен. Прочность на растяжение — это способность материала выдерживать тянущее (растягивающее) усилие и относится к прочности материала на разрыв при приложении силы, способной одновременно разорвать несколько прядей материала с постоянной скоростью растяжения/нагрузки.Интересующая прочность может быть измерена с точки зрения либо напряжения, необходимого для того, чтобы вызвать заметную пластическую деформацию, либо максимального напряжения, которое может выдержать материал. Прочность материала часто является первостепенной задачей. Прочность на сжатие!! Определение предела прочности при растяжении в словаре Definitions.net. Отношение напряжения к деформации — это модуль упругости — жесткость, но напряжение и… единица) Типы: растягивающее напряжение, сжимающее напряжение и напряжение сдвига. Это важная концепция в технике, особенно в области материаловедения, машиностроения и проектирования конструкций.Формула прочности на растяжение. 0,8*Vf*волокно_прочность, а средняя жесткость составляет 0,9*Vf*волокно_жесткость. ВВЕДЕНИЕ Механические свойства — это те, которые влияют на механическую прочность и способность материала формоваться в подходящей форме. На мост в любой момент времени действуют две основные силы: сжатие и растяжение. Часто называемая пределом прочности при растяжении (UTS), предел прочности при растяжении представляет собой максимальную нагрузку на растяжение, которую материал может выдержать до разрушения. Определение прочности материалов на растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и текучесть.Специально для вновь приготовленного композиционного материала исследователи склонны изучать механические свойства материала. Прочность на растяжение – это максимальное напряжение на кривой напряжения-деформации. (Машиностроение: Материалы) Прочность материала на растяжение — это максимальное напряжение, которое можно приложить к нему до того, как он сломается. TS = UF / A. Предел прочности при растяжении (или просто предел прочности при растяжении для краткости) является важным свойством материалов, определяющим их механические характеристики. Это важная концепция в технике, особенно в области материаловедения, машиностроения и проектирования конструкций.Испытание прочности бетона на разрыв при разделенном растяжении очень просто выполнить, и наиболее важным фактом является то, что он дает одинаковые результаты, чем другие испытания на растяжение, такие как испытание на кольцевое растяжение и испытание на двойной удар. Прочность на растяжение Прочность на растяжение определяется как «сопротивление продольному напряжению, измеряемое наибольшей нагрузкой по весу на единицу площади, вытягивающейся в направлении длины, которую данное вещество может выдержать без разрыва» (Webster’s New World Dictionary of the American Language, 1959).Обычно значительно ниже прочности на сжатие • Типично 10 % прочности на сжатие (Таблица 7.2) ! Это соответствует максимальному напряжению, которое может выдержать конструкция при растяжении. Как измерить прочность на растяжение/прочность на разрыв. ( tɛnsɪl strɛŋkθ ) Substantiv. синонимы прочности на растяжение, произношение прочности на растяжение, перевод прочности на растяжение, определение прочности на растяжение в английском словаре. Определение предельной прочности, количество предельного напряжения растяжения, сжатия или сдвига, которое, как ожидается, выдержит данная единица площади определенного материала без разрушения.Прочность на растяжение присутствует во всех материалах, просто в разной степени. Ниже приведены иллюстративные приблизительные значения максимальной прочности на растяжение до разрыва, известной как предел прочности на растяжение, для различных материалов. Предельная прочность материала на растяжение – это максимальное растягивающее напряжение, которое материал может выдержать. Это общая нагрузка на площадь поперечного сечения. Прочность на растяжение измеряется силой на единицу площади и в английской системе измерения обычно выражается в фунтах на квадратный дюйм, часто сокращенно до psi.Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов и студентов инженерных специальностей. В Международной системе единицей прочности на растяжение является паскаль (Па) (или мегапаскаль, МПа или даже ГПа, мегапаскаль), который эквивалентен ньютонам на квадратный метр (Н/м 2 ). В США для удобства измерения прочности на растяжение обычно используются фунт-сила на квадратный дюйм (lbf/in 2 или psi) или килограмм-фунт на квадратный дюйм (kpsi). Анализ предела прочности при растяжении породы методом пластического IBA был проведен для определения взаимосвязи между пределом прочности при прямом растяжении (DTS) и пределом прочности при растяжении в Бразилии (BTS), а также для проверки достоверности оценки предела прочности при растяжении по другим измеренным свойствам, таким как зарождение трещин (CI ) порог.Существует несколько различных мер силы. Добавление стали (железобетон) увеличивает его прочность на растяжение. Обычно он измеряется в … Это мера сопротивления материала разрушению при растягивающей нагрузке. пути обработки оказали меньшее влияние на предел прочности при растяжении, чем на препятствие движению дислокаций, которое, в свою очередь, определяет предел текучести. Испытание на растяжение. Предел прочности при растяжении (UTS) — это максимальное сопротивление материала разрушению. ПРОЧНОСТЬ НА РАСТЯЖЕНИЕ — это мера силы или напряжения, необходимого для того, чтобы что-то тянуть (сопротивление продольному напряжению) до точки, где это сломается, или до того, как произойдет остаточная деформация.Что такое напряжение (определение): — Сила, действующая на тело. Свойства, которые непосредственно измеряются с помощью испытания на растяжение, включают предельную прочность на растяжение, прочность на разрыв, максимальное удлинение и уменьшение… Прочность на растяжение является одним из важных свойств для описания механических характеристик материала. что такое предел прочности на растяжение стали.
Что такое первое слово в словаре, Сертификаты Nice Framework, Уклонение от вопроса Мем, Коттедж Palm Breeze в Порт-Аранзас, Техас, Костюм Флэша, Малыш, Пять привычек, чтобы исцелить сердце демократии,
Какие самые прочные металлы?
Какой самый прочный металл в мире? Это один из тех вопросов, которые звучат достаточно просто, но на самом деле довольно сложны.Когда дело доходит до металла, прямое сравнение по прочности не работает. Почему? Прежде всего потому, что не существует единой универсальной шкалы силы. В лучшем случае их четыре. В сегодняшнем блоге я собираюсь описать эти четыре типа прочности, поскольку они относятся к металлургии, прежде чем дать некоторые идеи и сравнения металлов, лидирующих с точки зрения прочности. Давайте начнем.
Определение самых прочных металлов: виды прочности
Прочность на растяжение
Прочность на растяжение относится к способности материала сопротивляться растяжению.Другими словами, он смотрит на количество силы, необходимой для растяжения или разрыва чего-либо. Материал с низким пределом прочности разрывается легче, чем материал с высоким пределом прочности.
Прочность на сжатие
Прочность на сжатие относится к способности материала противостоять сжатию (сжатию). Чтобы проверить прочность на сжатие, внешняя сила оказывает давление на материал, отслеживая, до какой степени материал может сопротивляться уменьшению размера.Общепринятым тестом на прочность на сжатие является тест на твердость по Моосу. Тест основан на шкале, которая оценивает минералы от 1 до 10, или от самых мягких до самых твердых.
Предел текучести
Предел текучести относится к способности материала выдерживать постоянную деформацию или изгиб. Это способ проверки предела упругости данного материала. Обычно определяется с помощью испытания на изгиб, когда два конца балки или стержня зажаты и приложено усилие. Цель состоит в том, чтобы выяснить, какое напряжение требуется для превышения предела текучести материала или точки, в которой материал не вернется к своей первоначальной форме после снятия напряжения.
Ударная вязкость
Ударная вязкость относится к способности материала выдерживать удар без разрушения или разрушения. Другими словами, это метод определения предела энергии, которую материал может поглотить при ударе.
Сравнение прочных металлов
Так как прочность металла зависит от многих факторов, нет простого ответа на вопрос, какой металл самый прочный? Вместо этого есть несколько металлов, которые считаются одними из самых прочных.Я решил перечислить их в алфавитном порядке. Пожалуйста, не принимайте порядок следующего списка в качестве рейтинга.
Углеродистая сталь
Хром
Иконель
Нержавеющая сталь
Титан
Инструментальная сталь
Вольфрам
Используя различные типы прочности, описанные выше, легко понять, почему сложно выбрать один самый прочный металл. Например, давайте посмотрим на вольфрам против титана.
Вольфрам против титана
С точки зрения прочности на растяжение вольфрам является самым прочным из всех природных металлов (142 000 фунтов на квадратный дюйм).Но с точки зрения ударной прочности вольфрам слаб — это хрупкий металл, который, как известно, раскалывается при ударе. Титан, с другой стороны, имеет прочность на растяжение 63 000 фунтов на квадратный дюйм. Но когда вы вычисляете плотность титана и проводите сравнение в фунтах, он превосходит вольфрам. Глядя на титан с точки зрения прочности на сжатие, он имеет гораздо более низкие баллы по шкале твердости Мооса.
Легко заметить, что попытка провести прямое сравнение немного напоминает сравнение яблок с апельсинами. Если вы посмотрите на хром против инконеля, титан против стали или вольфрам против нержавеющей стали.Это просто не имеет смысла.
Частично трудность заключается в том, что знание того, какой материал самый прочный, на самом деле зависит от того, что с ним собираются делать. Может быть применение, где жизненно важен высокий предел текучести, но прочность на сжатие не имеет значения. Понимание области применения необходимо для выбора подходящих материалов. Это большая часть причины, по которой мы уделяем основное внимание консультативным отношениям с нашими клиентами в Mead Metals. Разговор идет не только о том, чего хочет клиент, но и о том, что он хочет и что ему нужно.Вооружившись нужной информацией, мы можем порекомендовать (и часто предоставить) материал, который лучше всего подходит для конкретного проекта или применения.
Твердость, ударная вязкость и прочность {инфографика} |
Многие из нас, не задумываясь, будут использовать слова «сильный», «жесткий» и «твердый» как синонимы. В повседневных разговорах это не имеет большого значения и часто является просто вопросом семантики. Тем не менее, в разговоре о металлическом продукте большое значение имеет то, какое слово вы решите использовать.В области металлографии и анализа металлов твердость, ударная вязкость и прочность представляют собой три различных свойства, которые также частично совпадают. Вместе эти три свойства составляют то, что обычно называют «прочностью» металла. Вот чем отличаются эти три свойства металлов, а также как они перекрываются и работают вместе:
.
Твердость : Способность материала противостоять трению, по существу сопротивление истиранию, известна как твердость. Алмазы являются одними из самых твердых веществ, известных человеку, поцарапать алмаз невероятно сложно.Однако, хотя алмаз и тверд, он не прочен. Если вы ударите молотком по алмазу, он разобьется, а это доказывает, что не все твердые материалы являются прочными. В мире металлических инструментов сверла и шлифовальные круги должны быть чрезвычайно твердыми, чтобы выдерживать большое трение.
Прочность: Величина силы, необходимая для деформации материала. Чем выше сила, необходимая для изменения формы материала, тем прочнее материал. Сталь, как известно, трудно разобрать, поэтому она обладает высокой прочностью.Глупая замазка, с другой стороны, совсем не прочная, и требуется только прикосновение ребенка, чтобы быстро деформировать этот материал во всевозможные формы.
Прочность: Насколько хорошо материал может сопротивляться разрушению при приложении силы. Прочность требует прочности, а также пластичности, что позволяет материалу деформироваться перед разрушением. Вы считаете дурацкую замазку жесткой штукой? В этих условиях, хотите верьте, хотите нет, но на самом деле он относительно прочный, так как может растягиваться и деформироваться, а не ломаться.
Очень часто один материал обладает более чем одним из этих свойств. Эти три категории пересекаются. Сверла, которые являются твердыми, также должны быть прочными и жесткими, чтобы они могли работать в соответствии с потребностями. Наковальни очень жесткие и сильные, они должны быть со всеми злоупотреблениями, которые они выдерживают, но они не обязательно жесткие. С другой стороны, пуленепробиваемое стекло твердое и прочное, но не невероятно прочное.
Существуют также способы улучшить эти свойства. Металлы с керамическим покрытием могут придать твердость металлу, который уже является прочным и жестким.С другой стороны, углеродистая сталь может сохранять свойства стали в сердцевине, но приобретать некоторые свойства углерода по краям.
Итак, в следующий раз, когда вы услышите, как кто-то описывает материал как прочный, твердый или прочный, подумайте, верны ли эти термины. Другими словами, думайте как ученый-материаловед.

Наполнитель/полимер Конц. диапазон, мас.% Предел прочности при растяжении увеличение (+) снижение (-), % Лит.
Твердые частицы, неорганические наполнители
алюмосиликат
ПВА 10,5% 0 до +35 45 уменьшается с увеличением взаимодействия
алюминий (хлопья) HDPE 10-55 9128 -2 9128 71289
алюминиевый гидроксид
Chloroprene 10 & AMP; 20 +11 & +13 61
эпихлоргидрин 10 & 20 −37 & -41 61
Epoxy 5-50 5-50 -15-15 до -36 17 Удлинение изменяется: -9 к -82
PP -9 3-9 к -34 86 86 Удлинение изменений: -84 к -99
триоксида сурьмы
EEA 4 & AMP; 8 без эффекта 62
EVA 4 & 8 без эффекта 62
PE 4 & 8 без эффекта 62
Феррит бария
натуральный каучук 10 −8 & −1 40
Кальцит
ПВА 10. 2935% + 2 до +13 +2 до +13 45 45 в зависимости от размера частиц

EPDM 20-100 +216 до +317 75 Nano-кальциум карбонат
PE 2-25 V% +50 до +10 10 фосфат модифицирован
PE 2-10 V% -5 до — 50 10 без изменений
ПВА 5-20 от +70 до +75 1 размер 3.6 мкм, удлинение уменьшается
PVAC 5-20 до +58 +50 до +58 1 Размер 5.2 Удлинение снижения
PVAC 5-20 +40 до 0 1 Размер 16.8 Усовершенствование уменьшается
PVAC 5-20 5-20 +55 до +72 1 размер 3,6 мкм, стеариновая кислота покрыта
PP -5 до −21 28 размер 18 мкм, удлиненный. Const на 10-20%
PP 5-30 V% -30 до -45 38 31284 прессования, без ориентации
PP 5-30 V% 0 до +20 38 38 Литье под давлением, частицы ориентированы
PP 5-30 53

Caltium Sulfate
pp
pp 5-25 -2 -2 до -14

EPDM 10-35 -1 до -10 34
меди
10-55 +3 до -7 71 71
PA11 5-55 -10 до +7
Экгистерное порошок Пропиленовый карбонат 1-4 + 10- + 181 87 Уменьшение на более высоких нагрузках, чем 4%
ферритовый Ni-ZNFE ₂ O ₄
40-120 +7 до -34 72
Стеклянные бусины
эпоксидная 10 -40V% -25 до -60 5 без адгезии
EPOXY 20-40 V% без эффекта 5 хорошая адгезия
5-40 v% -15 до +22 -15 до +22 8 81284 увеличение только на 40 V%
POM 10-30 -15-15 до -40 6
POM 24 V% -43 к -47 -43 до -47 4 4 диапазон частиц размером от 7 до 36 мкм
PP 10-50 V% -11 до -46 8 Дебень без обработки
ПП 5-30 от -7 до -52 85 35 мкм; Лесал лечение — без изменений PS 5-25 V% -5-5 до -15 5 Бедная адгезия
PS 3-10 V% +5 до +15 5 5
графит
PA6 5-15 -1. От 4 до -7 90

ПЭВП 20% против +328 биоминерализация (зародышеобразование)
полиуретановый 57 -45 / + 25 21 21 необработанные / обработанные изоцианатом
ILLITE
PVC 1-4 +2.7 до +8 4 91 выше 4%, прочность на растяжение
мг карбоната
LCP 20-60 +7 до +30 29 удлинение быстро снижается из гидроокиси

+
65 -15 63
+
10-50 -1 до -23 64

PA66 20-40 -13 до +27 50 увеличивается в виде размера частиц
PBT 15-40 от +12 до +65 50 увеличивается с концентрацией
ПП 5-22% об. обработка поверхности, элонг.декр.
PP 5-22 V% +18 до +14 9 9 8 WT% акриловой кислоты 301284

PP 10- 60 +100 до +150 +100 до +150 43 гидратированный K-MG алюмосиликат (3 мкМ)
CIIR 2-8 PHR +44 до + 197 88 нанографит
эпоксид 2-24 от +60 до +1800 56 ; слоистый композит
NBR 4 от +20 до 131 68 монтмориллонит; различные модификаторы
PA6 5 +27 76
PA6 1 +153 77 нанотрубка глины гибридный наполнитель
Кремнезем, кристаллический
полиуретан 10-50 +25 до +75 84 кварц (ср. размер частиц 1,4 мкм)
Диоксид кремния, коллоидный +
хитозан 2.5-15 +31 до +53 81
ПК 1 -5 +1 до +4 74 61284 Поверхность покрыты метильными группами
PDMS 30-50 +5 до + 40 65 65 увеличивается в виде размера частиц
PMMA 1-13 +34 до +216 74 74
полиуретан 10-50 +12 до +275 84 84 Макс.AT 40 WT% (размер 10-20 нм)
PP 2 + 9 / + 18 69 необработанный / бесал наносилика
PS 5-15 -4 до -42 741284 71299
PVA1 +18 +18 до +33 81 Nanosilica
PVC 1 +22 и +33 89 30 и 130 нм диоксида кремния
кремнезема, осажденного
+
50 +500 до +700 37 в зависимости от обработки поверхности
TALC
PE 2-10 +15 до +80 19,25
PP 40 +25 до +44 33 912 84 в зависимости от фосфатного покрытия
PP 5-30 V% -20 до -25 38 31284
PP 5-30 V% 0 до + 80 381284 38 Литье под давлением, наполнителями
PP 5-30 V% -293 53
WollaStonite
LCP 20-60 +5 к +15 29 Удлинение быстро сократится
PA66 15-35 -19 до -25 13 , используемые в сочетании со стекловолокном
волокнистые наполнители

FluoroeLastomer 10 +260 91 284 66
15
PP 61284 +4 до +23 31 31 в зависимости от обработки поверхности
PTFE 0. 1-3 +8 до +83 +8 к +83 71284 79 Углеродные нанотрубки (макс. На 1 мас.%)

ABS 30 +40 +40 12
LCP 20,1284 +15 до +40 29
PA6 50 +100 +100 12
PA66 30 +100 12
PAI 30 +54 12
ПБТ 30 +75 12
ПЭ 30 +60 до +185 12 12
PEK 2-7 +105 23
PEK 10-22 V% +50 до +90 91 284 7 длиной стекловолокна
PEEK 30 +75 12
ПЕС 30 +55 12
ПОМ 10-30 +25 до +75 6
PP 2-7 +30 до +100 7 длинного стекла волокна
PP 30 +50 +50 +50 +50 +50 12
РР 30 +90 24
+67 12
полиамидное волокно
натуральный каучук 5-15 от -40 до -64 15 уменьшение удлинения от -23 до -86
органические и ампл. Переработанные наполнители

EPDM 10-60 +60 до +370 16 Удлинение изменений: 0 до -22
фторэластомер 20 +200 +200 66 66 Усовершенствование на 100%
натуральный резина 20-100 +40 до +100 2 Удлинцев Изменение: -30 до -70 %
SBR 10-90 +4115
Натуральная резина 5-25 +35 до +55 18

PE 10-50 +50 до +150 35 35 Частицы
PE PE 10-40 -15-129
Lignin
NBR 26. 9 -34 82 82 Удлинение сократилось на 42%
PE 22-72 V% -60 до -93 22 Удлинение также быстро уменьшается
PU , Ground
натуральный резина 20-80 до +60 2,30 увеличить пик около 30 phr
дерева муки
EVA
EVA 5-45 -53 81284 дерева волокна
HDPE 20-40 -15 / -23 до -35 / -47 78 78 78 мука/волокно
ПП 20-50 от -2 до +10 3 удлинение быстро уменьшающееся
Введение в механические свойства 111
легирующие элементы Химические элементы, добавляемые к металлу для изменения его свойств.Легирующие элементы, такие как марганец, хром, молибден и никель, обычно добавляются в сталь.
Испытание на твердость по Бринеллю Испытание на твердость, при котором измеряется диаметр круга, образованного проникновением стального шарика диаметром 10 мм под фиксированным давлением нагрузки. Испытания на твердость по Бринеллю часто используются для кованых деталей и отливок.
хрупкий Стойкий к силам волочения, растяжения или формования.Хрупкие материалы имеют тенденцию разрушаться под действием этих сил.
керамика Твердый, хрупкий материал, выдерживающий высокие температуры и устойчивый к коррозии. Керамика включает в себя традиционные материалы, такие как кирпич и глина, а также передовую керамику, используемую в качестве абразивов, режущих инструментов и электрических компонентов.
Тест Шарпи Испытание на удар, при котором измеряется количество энергии, которое материал может поглотить.Во время испытания по Шарпи образец с надрезом поддерживается с обоих концов и ломается падающим маятником.
композитный Материал, полученный путем соединения связующей смолы с небольшими нитями твердого материала. Композиты имеют прочность металла, легкий вес пластика и твердость керамики.
напряжение сжатия Сила, которая пытается сплющить или сжать материал.Прочность на сжатие – это способность сопротивляться сжимающему напряжению.
коррозионная стойкость Способность материала противостоять износу и химическому разрушению из-за воздействия на поверхность в определенной среде. Коррозионная стойкость является важным физическим свойством.
деформация Чтобы изменить или исказить форму объекта.Деформированные объекты навсегда потеряли свою первоначальную форму.
пластичный Можно вытягивать, растягивать или формовать без разрушения. Пластичность противоположна хрупкости.
пластичность Способность материала вытягиваться, растягиваться или формоваться без разрушения.Пластичность обычно увеличивается по мере уменьшения твердости.
упругая деформация Временное изменение формы объекта или материала из-за приложения силы или напряжения. Когда материал испытывает упругую деформацию, он возвращается к своей первоначальной форме после снятия напряжения.
предел упругости Максимальное напряжение, которое может выдержать материал перед пластической деформацией.Предел упругости также называют пределом текучести.
электропроводность Способность материала действовать как средство передачи электричества. Электропроводность зависит от структуры материала.
кованый Форма с применением силы для сжатия и выравнивания внутренней структуры металла.Кованые металлы обычно нагревают во время работы.
перелом Полное отделение или разрушение под действием силы или удара. Разрушение легче происходит в материале, который является хрупким или имеет низкую прочность на растяжение.
твердость Способность материала противостоять вмятинам и царапинам.Увеличение твердости обычно приводит к снижению ударной вязкости или способности противостоять разрушению.
термообработанный Изменение материала путем нагревания и охлаждения таким образом, чтобы получить желаемые свойства. Металлы подвергаются термообработке с использованием таких процессов, как отжиг, закалка и отпуск.
ударная вязкость Мера способности материала поглощать энергию внезапного резкого удара без разрушения.Ударная вязкость также известна как ударная вязкость.
ударная вязкость Мера способности материала поглощать энергию внезапного резкого удара без разрушения. Ударная вязкость также известна как ударная вязкость.
Тест по Изоду Испытание на удар, при котором измеряется количество энергии, которое материал может поглотить.Во время испытания по Изоду образец с надрезом поддерживается одним концом и ломается качающимся маятником.
нагрузка Сила, приложенная к объекту другим объектом. Длительные или тяжелые нагрузки могут вызвать деформацию.
механическая сила Сила, которая пытается согнуть, растянуть, сломать или вдавить материал.Механические силы включают сжимающие, сдвигающие и растягивающие напряжения.
механические свойства Характеристика, описывающая реакцию материала на воздействие силы, которая пытается его растянуть, сжать, согнуть, вдавить, поцарапать или сломать. Механические свойства материала обычно проверяют при заданных нагрузках.
металл Природный материал с высокой электро- и теплопроводностью, плотностью и прочностью.Примеры металла включают медь, железо, никель и свинец.
модуль Наклон кривой напряжения-деформации. Форма модуля указывает на жесткость или эластичность материала.
модуль упругости Переменная, описывающая отношение напряжения к деформации в области упругости материала.На графике напряжение-деформация модуль упругости отображает склонность материала к временной деформации.
физические свойства Характеристика, описывающая объемные, тепловые, электрические и магнитные характеристики материала. Физические свойства описывают, как материал реагирует на силы, отличные от механических сил.
пластик Полимерный материал, характеризующийся легким весом, высокой коррозионной стойкостью, высоким отношением прочности к весу и низкой температурой плавления.Большинству пластмасс легко придается форма и форму.
пластическая деформация Остаточная деформация материала из-за напряжения. Пластическая деформация возникает после чрезмерной упругой деформации.
Испытание на твердость по Роквеллу Испытание на твердость, которое измеряет степень проникновения в материал конического или шарикового индентора, приложенного под фиксированной нагрузкой.В ходе испытания на твердость по Роквеллу к материалу прикладывают две статические нагрузки.
напряжение сдвига Сила, которая пытается заставить внутреннюю структуру материала скользить против самой себя. Прочность на сдвиг — это способность материала сопротивляться напряжению сдвига.
удельная теплоемкость Количество тепла, необходимое для повышения температуры определенного количества материала на один градус.Каждый материал имеет свою уникальную удельную теплоемкость.
жесткость Способность материала сопротивляться изгибу или растяжению. Жесткость иногда называют жесткостью.
штамм Физическая деформация, возникающая в объекте, когда он находится под напряжением.Деформация может существовать, пока объект находится под напряжением, но также может существовать после того, как сила была устранена.
прочность Способность материала сопротивляться силам, которые пытаются сломать или деформировать его. Материал проявляет прочность на растяжение, сжатие или сдвиг в зависимости от силы деформации.
стресс Сила, которая пытается деформировать объект.Общие формы напряжения включают сжатие, сдвиг и растяжение.
график напряжения-деформации График, отображающий взаимосвязь между напряжением и деформацией и обозначающий области упругости и пластичности для данного материала. Графики напряжение-деформация также называются кривыми напряжение-деформация.
прочность на растяжение Способность материала сопротивляться силам, которые пытаются его разорвать или растянуть.Материалы с высокой прочностью на растяжение имеют тенденцию деформироваться, изгибаться или растягиваться, прежде чем сломаться.
растягивающее напряжение Сила, которая пытается разорвать или растянуть материал. Прочность на растяжение — это способность материала сопротивляться растягивающим нагрузкам.
испытание на растяжение Испытание, при котором оценивается предел прочности материала при растяжении образца до его разрыва.Испытание на растяжение иногда называют испытанием на растяжение.
испытание на растяжение Испытание, при котором оценивается предел прочности материала при растяжении образца до его разрыва. Испытание на растяжение иногда называют испытанием на растяжение.
напряжение кручения Тип напряжения сдвига, который пытается скрутить материал против самого себя.Прочность на кручение – это способность сопротивляться напряжению при кручении.
прочность Способность материала поглощать энергию без разрушения или разрушения. Прочность – ключевое свойство, определяющее способность материала выдерживать внезапные нагрузки.
предел текучести Максимальное усилие, которое может выдержать материал, прежде чем оно станет необратимым.Предел текучести иногда называют пределом упругости материала.
Теория материалов объединяет прочность, жесткость и ударную вязкость композитов в единую расчетную карту
Перламутр, также известный как перламутр, является прочным, прочным и легким компонентом морских ракушек. Микроскопическая структура перламутра показывает пластинки, связанные более мягкой матрицей, чтобы сформировать композит со свойствами, которые ученые-материаловеды пытаются имитировать в синтетических композитах.Новая формула исследователей из Университета Райса призвана упростить этот процесс. Кредит: Википедия
Перламутр, радужный слой в раковинах некоторых моллюсков, вдохновил Университет Райса на исследование, которое поможет ученым и инженерам оценить предельную прочность, жесткость и ударную вязкость композитных материалов для чего угодно, от наноразмерной электроники до зданий.
Исследователи риса Роузбех Шахсавари и Навид Сахаванд создали универсальные карты, которые предсказывают свойства природных и биомиметических композитов пластинчатой матрицы (таких как перламутр, он же перламутр) и синтетических стопок (или гетероструктур) таких материалов, как графен и нитрид бора. .
Они сказали, что их нарисованные компьютером карты «безразмерны», и их выводы будут работать как для материалов, построенных из наноразмерных блоков, так и для кирпичной стены или больше.
«Прелесть этого подхода в том, что его можно масштабировать до чего-то очень большого или очень маленького», — сказал Шахсавари, доцент кафедры гражданского и экологического строительства, а также материаловедения и инженерии.
Исследование появилось на этой неделе в Nature Communications .
Формула основана на четырех характеристиках отдельных материалов, рассматриваемых для композита: их длине, соотношении, основанном на их соответствующей жесткости, их пластичности и способе их наложения.
Это входные данные, сказал Сахаванд, аспирант лаборатории Шахсавари. «Если вы их знаете, вы можете предсказать жесткость, прочность и ударную вязкость конечного композита. Мы называем это универсальной картой, потому что все эти входные параметры относятся ко всем композитам и их структурным свойствам.
Для материаловедов и инженеров жесткость, ударная вязкость и прочность являются важными механическими свойствами. Прочность – это способность материала сохранять целостность при растяжении или сжатии. Жесткость – это то, насколько хорошо материал сопротивляется деформации. Прочность – это способность материала поглощать энергию до разрушения.

Карты дизайна, разработанные исследователями, показывают, как материалы оцениваются во всех трех категориях и где они пересекаются.Их цель — помочь инженерам рассчитать конечные качества материала и сократить количество проб и ошибок.
Исследование началось, когда Шахсавари внимательно изучил структуру перламутра, которая максимально увеличивает как прочность, так и ударную вязкость, которые обычно являются взаимоисключающими свойствами инженерных материалов. Под микроскопом перламутр выглядит как хорошо сложенная кирпичная стена с перекрывающимися пластинками разной длины, скрепленными тонкими слоями эластичного биополимера.
Исследователи Райса Роузбех Шахсавари (слева) и Навид Сакхаванд создали универсальные карты, которые предсказывают свойства природных и биомиметических композитов пластинчатой матрицы и синтетических материалов, таких как графен и нитрид бора.Предоставлено: Джефф Фитлоу/Университет Райса.
«Он имеет особую структуру и свойства: одновременно оптимизирует различные механические свойства». — сказал Сахаванд.
Тем не менее, разработка перламутровых композитов до сих пор была затруднена, «в основном из-за отсутствия карты дизайна, которая могла бы выявить различные связи между структурой, материалами и свойствами перламутровых материалов», — сказал Шахсавари.
Он сказал, что работа является важной вехой на пути к лучшей способности расшифровывать и воспроизводить архитектуру перламутра для легких, высокопроизводительных композитов. По его словам, это может принести пользу аэрокосмической, автомобильной и строительной промышленности.
На иллюстрации, созданной учеными Университета Райса, сравниваются свойства композитных конструкций на основе их расчетов. Исследователи создали карту дизайна, которая предсказывает прочность, жесткость и ударную вязкость композитов независимо от их размера.Предоставлено: Shahsavari Group/Университет Райса.
Работа исследователей из Райса продолжалась три года расчетов и экспериментов, включавших картографирование свойств природных композитов, таких как коллаген и шелк паука, а также синтетических комплексов, таких как гексагональный нитрид бора/графен и силумин/глинозем. Они также проверили свою теорию на макромасштабных 3D-печатных композитах из твердого пластика и мягкой резины, которые имитировали свойства, наблюдаемые у перламутра.
Карта 15 материалов, которые они тестировали, показывает, что натуральные, такие как перламутр, имеют тенденцию быть прочными и жесткими, в то время как синтетические склоняются к прочности и жесткости.Шахсавари сказал, что надеется, что материаловеды будут использовать карты проектирования, чтобы придать своим композитам наилучшее сочетание всех трех свойств.
Прозрачный искусственный перламутр: кирпичная стена в наномасштабе
Дополнительная информация: Nature Communications , www.nature.com/ncomms/2015/150 … полный/ncomms7523.html Предоставлено Университет Райса
Цитата : Теория материалов объединяет прочность, жесткость и ударную вязкость композитов в единую карту конструкции (16 марта 2015 г.

Наименование	Плотность, кг/м³		Пористость, %	Теплопроводность, Вт / (м * ^оС)
Наименование	истинная	средняя	Пористость, %	Теплопроводность, Вт / (м * ^оС)
Гранит	2700	2500	7,4	2,8
Вулканический туф	2700	1400	52	0,5
Керамический кирпич
— обыкновенный	2650	1800	32	0,8
— пустотелый	2650	1300	51	0,55
Тяжелый бетон	2600	2400	10	1,16
Пенобетон	2600	700	85	0,18
Полистиролбетон	2100	400	91	0,1
Сосна	1530	500	67	0,17
Пенополистирол	1050	40	96	0,03

Класс	B_b, МПа	Марка	Класс	B_b, МПа	Марка
B_b3,5	4,5	M_b50	B_b30	39,2	M_b400
B_b5	6,5	M_b75	B_b35	45,7	M_b450
B_b7,5	9,8	M_b100	B_b40	52,4	M_b500
B_b10	13	M_b150	B_b45	58,9	M_b600
B_b12,5	16,5	M_b150	B_b50	65,4	M_b700
B_b15	19,6	M_b200	B_b55	72	M_b700
B_b20	26,2	M_b250	B_b60	78,6	M_b800
B_b25	32,7	M_b300

Наполнитель/полимер	Конц. диапазон, мас.%	Предел прочности при растяжении увеличение (+) снижение (-), %	Лит.
Твердые частицы, неорганические наполнители
алюмосиликат
	ПВА 10,5%	0 до +35	45	уменьшается с увеличением взаимодействия
алюминий (хлопья) HDPE	10-55 9128	-2 9128	71289
алюминиевый гидроксид
Chloroprene	10 & AMP; 20	+11 & +13	61
эпихлоргидрин	10 & 20	−37 & -41	61
Epoxy	5-50	5-50	-15-15 до -36	17	Удлинение изменяется: -9 к -82
PP	-9	3-9 к -34	86	86	Удлинение изменений: -84 к -99
триоксида сурьмы

EEA	4 & AMP; 8	без эффекта	62
EVA	4 & 8	без эффекта	62
PE	4 & 8	без эффекта	62
Феррит бария
натуральный каучук 10	−8 & −1	40
Кальцит
ПВА	10. 2935%	+ 2 до +13	+2 до +13	45	45	в зависимости от размера частиц


EPDM	20-100	+216 до +317	75	Nano-кальциум карбонат
PE	2-25 V%	+50 до +10	10	фосфат модифицирован
PE	2-10 V%	-5 до — 50	10	без изменений
ПВА	5-20	от +70 до +75	1	размер 3.6 мкм, удлинение уменьшается
PVAC	5-20 до +58	+50 до +58	1	Размер 5.2 Удлинение снижения
PVAC	5-20	+40 до 0	1	Размер 16.8 Усовершенствование уменьшается
PVAC	5-20	5-20	+55 до +72	1	размер 3,6 мкм, стеариновая кислота покрыта
PP	-5 до −21	28	размер 18 мкм, удлиненный. Const на 10-20%
PP	5-30 V%	-30 до -45	38	31284	прессования, без ориентации
PP	5-30 V%	0 до +20	38	38	Литье под давлением, частицы ориентированы
PP	5-30		53

Caltium Sulfate
pp
pp	5-25	-2 -2 до -14


EPDM	10-35	-1 до -10	34
меди
10-55	+3 до -7	71	71
PA11	5-55	-10 до +7

Экгистерное порошок Пропиленовый карбонат	1-4	+ 10- + 181	87	Уменьшение на более высоких нагрузках, чем 4%
ферритовый Ni-ZNFE ₂ O ₄
	40-120	+7 до -34	72
Стеклянные бусины
	эпоксидная 10 -40V%	-25 до -60	5	без адгезии
EPOXY	20-40 V%	без эффекта	5	хорошая адгезия
5-40 v%	-15 до +22	-15 до +22	8	81284	увеличение только на 40 V%
POM	10-30	-15-15 до -40	6
POM	24 V%	-43 к -47	-43 до -47	4	4	диапазон частиц размером от 7 до 36 мкм
PP	10-50 V%	-11 до -46	8	Дебень без обработки
ПП	5-30	от -7 до -52	85	35 мкм; Лесал лечение — без изменений		PS	5-25 V%	-5-5 до -15	5	Бедная адгезия
PS	3-10 V%	+5 до +15	5	5
графит
PA6	5-15	-1. От 4 до -7	90

	ПЭВП 20% против		+328	биоминерализация (зародышеобразование)
	полиуретановый 57	-45 / + 25	21	21	необработанные / обработанные изоцианатом
ILLITE
PVC	1-4	+2.7 до +8	4	91	выше 4%, прочность на растяжение
мг карбоната
LCP	20-60	+7 до +30	29	удлинение быстро снижается из гидроокиси

+
65		-15 63
+
	10-50 -1 до -23	64

PA66	20-40	-13 до +27	50	увеличивается в виде размера частиц
PBT	15-40	от +12 до +65	50	увеличивается с концентрацией
ПП	5-22% об. обработка поверхности, элонг.декр.
PP	5-22 V%	+18 до +14	9 9	8 WT% акриловой кислоты 301284

PP	10- 60	+100 до +150	+100 до +150	43		гидратированный K-MG алюмосиликат (3 мкМ)

CIIR	2-8 PHR	+44 до + 197	88	нанографит
эпоксид	2-24	от +60 до +1800	56	; слоистый композит
NBR	4	от +20 до 131	68	монтмориллонит; различные модификаторы
	PA6 5		+27 76
	PA6 1		+153 77	нанотрубка глины гибридный наполнитель
Кремнезем, кристаллический
полиуретан	10-50	+25 до +75	84	кварц (ср. размер частиц 1,4 мкм)
Диоксид кремния, коллоидный +
	хитозан 2.5-15	+31 до +53	81
	ПК 1 -5	+1 до +4	74	61284	Поверхность покрыты метильными группами
PDMS	30-50	+5 до + 40	65	65	увеличивается в виде размера частиц
PMMA	1-13	+34 до +216	74	74
полиуретан	10-50	+12 до +275	84	84	Макс.AT 40 WT% (размер 10-20 нм)
PP	2	+ 9 / + 18	69	необработанный / бесал наносилика
PS	5-15	-4 до -42	741284	71299
PVA1	+18	+18 до +33	81	Nanosilica
PVC	1	+22 и +33	89	30 и 130 нм диоксида кремния
кремнезема, осажденного
+
50	+500 до +700	37	в зависимости от обработки поверхности
TALC
PE	2-10	+15 до +80	19,25
PP	40	+25 до +44	33 912 84	в зависимости от фосфатного покрытия
PP	5-30 V%	-20 до -25	38	31284
PP	5-30 V%	0 до + 80	381284	38	Литье под давлением, наполнителями
PP	5-30 V%	-293 53
WollaStonite
LCP	20-60	+5 к +15	29	Удлинение быстро сократится
PA66	15-35	-19 до -25	13	, используемые в сочетании со стекловолокном
волокнистые наполнители

FluoroeLastomer	10	+260 91 284	66
	15
PP	61284	+4 до +23	31	31	в зависимости от обработки поверхности
PTFE	0. 1-3	+8 до +83	+8 к +83	71284	79	Углеродные нанотрубки (макс. На 1 мас.%)

ABS	30	+40	+40	12
LCP	20,1284	+15 до +40	29
PA6	50	+100	+100	12
PA66	30		+100 12
	PAI 30		+54 12
	ПБТ 30		+75 12
	ПЭ 30	+60 до +185	12	12
PEK	2-7	+105	23
PEK	10-22 V%	+50 до +90 91 284	7	длиной стекловолокна
	PEEK 30		+75 12
	ПЕС 30		+55 12
	ПОМ 10-30	+25 до +75	6
PP	2-7	+30 до +100	7	длинного стекла волокна
PP	30	+50	+50	+50	+50	+50	12
	РР 30		+90 24
			+67 12
полиамидное волокно
натуральный каучук	5-15	от -40 до -64	15	уменьшение удлинения от -23 до -86
органические и ампл. Переработанные наполнители



EPDM	10-60	+60 до +370	16	Удлинение изменений: 0 до -22
фторэластомер	20	+200	+200	66	66	Усовершенствование на 100%
натуральный резина	20-100	+40 до +100	2	Удлинцев Изменение: -30 до -70 %

SBR	10-90	+4115

Натуральная резина	5-25	+35 до +55	18

PE	10-50	+50 до +150	35	35	Частицы
PE	PE	10-40	-15-129
Lignin
NBR	26. 9	-34	82	82	Удлинение сократилось на 42%
PE	22-72 V%	-60 до -93	22	Удлинение также быстро уменьшается
PU , Ground
натуральный резина	20-80 до +60	2,30	увеличить пик около 30 phr
дерева муки
EVA
EVA	5-45	-53	81284	дерева волокна
HDPE	20-40	-15 / -23 до -35 / -47	78	78	78	мука/волокно
ПП	20-50	от -2 до +10	3	удлинение быстро уменьшающееся

легирующие элементы	Химические элементы, добавляемые к металлу для изменения его свойств.Легирующие элементы, такие как марганец, хром, молибден и никель, обычно добавляются в сталь.
Испытание на твердость по Бринеллю	Испытание на твердость, при котором измеряется диаметр круга, образованного проникновением стального шарика диаметром 10 мм под фиксированным давлением нагрузки. Испытания на твердость по Бринеллю часто используются для кованых деталей и отливок.
хрупкий	Стойкий к силам волочения, растяжения или формования.Хрупкие материалы имеют тенденцию разрушаться под действием этих сил.
керамика	Твердый, хрупкий материал, выдерживающий высокие температуры и устойчивый к коррозии. Керамика включает в себя традиционные материалы, такие как кирпич и глина, а также передовую керамику, используемую в качестве абразивов, режущих инструментов и электрических компонентов.
Тест Шарпи	Испытание на удар, при котором измеряется количество энергии, которое материал может поглотить.Во время испытания по Шарпи образец с надрезом поддерживается с обоих концов и ломается падающим маятником.
композитный	Материал, полученный путем соединения связующей смолы с небольшими нитями твердого материала. Композиты имеют прочность металла, легкий вес пластика и твердость керамики.
напряжение сжатия	Сила, которая пытается сплющить или сжать материал.Прочность на сжатие – это способность сопротивляться сжимающему напряжению.
коррозионная стойкость	Способность материала противостоять износу и химическому разрушению из-за воздействия на поверхность в определенной среде. Коррозионная стойкость является важным физическим свойством.
деформация	Чтобы изменить или исказить форму объекта.Деформированные объекты навсегда потеряли свою первоначальную форму.
пластичный	Можно вытягивать, растягивать или формовать без разрушения. Пластичность противоположна хрупкости.
пластичность	Способность материала вытягиваться, растягиваться или формоваться без разрушения.Пластичность обычно увеличивается по мере уменьшения твердости.
упругая деформация	Временное изменение формы объекта или материала из-за приложения силы или напряжения. Когда материал испытывает упругую деформацию, он возвращается к своей первоначальной форме после снятия напряжения.
предел упругости	Максимальное напряжение, которое может выдержать материал перед пластической деформацией.Предел упругости также называют пределом текучести.
электропроводность	Способность материала действовать как средство передачи электричества. Электропроводность зависит от структуры материала.
кованый	Форма с применением силы для сжатия и выравнивания внутренней структуры металла.Кованые металлы обычно нагревают во время работы.
перелом	Полное отделение или разрушение под действием силы или удара. Разрушение легче происходит в материале, который является хрупким или имеет низкую прочность на растяжение.
твердость	Способность материала противостоять вмятинам и царапинам.Увеличение твердости обычно приводит к снижению ударной вязкости или способности противостоять разрушению.
термообработанный	Изменение материала путем нагревания и охлаждения таким образом, чтобы получить желаемые свойства. Металлы подвергаются термообработке с использованием таких процессов, как отжиг, закалка и отпуск.
ударная вязкость	Мера способности материала поглощать энергию внезапного резкого удара без разрушения.Ударная вязкость также известна как ударная вязкость.
ударная вязкость	Мера способности материала поглощать энергию внезапного резкого удара без разрушения. Ударная вязкость также известна как ударная вязкость.
Тест по Изоду	Испытание на удар, при котором измеряется количество энергии, которое материал может поглотить.Во время испытания по Изоду образец с надрезом поддерживается одним концом и ломается качающимся маятником.
нагрузка	Сила, приложенная к объекту другим объектом. Длительные или тяжелые нагрузки могут вызвать деформацию.
механическая сила	Сила, которая пытается согнуть, растянуть, сломать или вдавить материал.Механические силы включают сжимающие, сдвигающие и растягивающие напряжения.
механические свойства	Характеристика, описывающая реакцию материала на воздействие силы, которая пытается его растянуть, сжать, согнуть, вдавить, поцарапать или сломать. Механические свойства материала обычно проверяют при заданных нагрузках.
металл	Природный материал с высокой электро- и теплопроводностью, плотностью и прочностью.Примеры металла включают медь, железо, никель и свинец.
модуль	Наклон кривой напряжения-деформации. Форма модуля указывает на жесткость или эластичность материала.
модуль упругости	Переменная, описывающая отношение напряжения к деформации в области упругости материала.На графике напряжение-деформация модуль упругости отображает склонность материала к временной деформации.
физические свойства	Характеристика, описывающая объемные, тепловые, электрические и магнитные характеристики материала. Физические свойства описывают, как материал реагирует на силы, отличные от механических сил.
пластик	Полимерный материал, характеризующийся легким весом, высокой коррозионной стойкостью, высоким отношением прочности к весу и низкой температурой плавления.Большинству пластмасс легко придается форма и форму.
пластическая деформация	Остаточная деформация материала из-за напряжения. Пластическая деформация возникает после чрезмерной упругой деформации.
Испытание на твердость по Роквеллу	Испытание на твердость, которое измеряет степень проникновения в материал конического или шарикового индентора, приложенного под фиксированной нагрузкой.В ходе испытания на твердость по Роквеллу к материалу прикладывают две статические нагрузки.
напряжение сдвига	Сила, которая пытается заставить внутреннюю структуру материала скользить против самой себя. Прочность на сдвиг — это способность материала сопротивляться напряжению сдвига.
удельная теплоемкость	Количество тепла, необходимое для повышения температуры определенного количества материала на один градус.Каждый материал имеет свою уникальную удельную теплоемкость.
жесткость	Способность материала сопротивляться изгибу или растяжению. Жесткость иногда называют жесткостью.
штамм	Физическая деформация, возникающая в объекте, когда он находится под напряжением.Деформация может существовать, пока объект находится под напряжением, но также может существовать после того, как сила была устранена.
прочность	Способность материала сопротивляться силам, которые пытаются сломать или деформировать его. Материал проявляет прочность на растяжение, сжатие или сдвиг в зависимости от силы деформации.
стресс	Сила, которая пытается деформировать объект.Общие формы напряжения включают сжатие, сдвиг и растяжение.
график напряжения-деформации	График, отображающий взаимосвязь между напряжением и деформацией и обозначающий области упругости и пластичности для данного материала. Графики напряжение-деформация также называются кривыми напряжение-деформация.
прочность на растяжение	Способность материала сопротивляться силам, которые пытаются его разорвать или растянуть.Материалы с высокой прочностью на растяжение имеют тенденцию деформироваться, изгибаться или растягиваться, прежде чем сломаться.
растягивающее напряжение	Сила, которая пытается разорвать или растянуть материал. Прочность на растяжение — это способность материала сопротивляться растягивающим нагрузкам.
испытание на растяжение	Испытание, при котором оценивается предел прочности материала при растяжении образца до его разрыва.Испытание на растяжение иногда называют испытанием на растяжение.
испытание на растяжение	Испытание, при котором оценивается предел прочности материала при растяжении образца до его разрыва. Испытание на растяжение иногда называют испытанием на растяжение.
напряжение кручения	Тип напряжения сдвига, который пытается скрутить материал против самого себя.Прочность на кручение – это способность сопротивляться напряжению при кручении.
прочность	Способность материала поглощать энергию без разрушения или разрушения. Прочность – ключевое свойство, определяющее способность материала выдерживать внезапные нагрузки.
предел текучести	Максимальное усилие, которое может выдержать материал, прежде чем оно станет необратимым.Предел текучести иногда называют пределом упругости материала.

Механические свойства материалов | Производство стекла

Механические свойства строительных материалов

Основные характеристики стройматериалов

Прочность

Предел прочности

Упругость

Пластичность

Хрупкость

Сопротивление удару

Твердость

Износ

Стираемость

Плотность

Прочность строительного материала

Теплопроводность

Влажность

Водопроницаемость

Морозоустойчивость

Огнестойкость

Свойства строительных материалов SV777.RU

Основные свойства строительных материалов.

Самые прочные металлы на Земле

Прочные сплавы и природные металлы

Сталь и ее сплавы

Особо твердые сплавы

Инновационные сплавы

Основные свойства стали

Механические

Физические

Химические

Технологические

Строительные материалы. Основные понятия

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

p

p

П=(1 — p

W

W

W=(m

Механические свойства строительных материалов

Карточки к главе 4 Шейлы Трокмортон

Геном знаний Brainscape

Вступительные экзамены

Профессиональные сертификаты

Иностранные языки

Наука

Английский

Гуманитарные и социальные науки

Математика

Медицина и уход

Профессии

Закон

Здоровье и фитнес

Бизнес и финансы

Технологии и инженерия

Еда и напитки

Изобразительное искусство

Случайное знание

Посмотреть полный указатель

Прочность на растяжение – обзор

8.

определение прочности на растяжение

Какие самые прочные металлы?

Определение самых прочных металлов: виды прочности

Прочность на растяжение

Прочность на сжатие

Предел текучести

Ударная вязкость

Сравнение прочных металлов

Вольфрам против титана

Твердость, ударная вязкость и прочность {инфографика} |

Введение в механические свойства 111

Теория материалов объединяет прочность, жесткость и ударную вязкость композитов в единую расчетную карту

Добавить комментарий Отменить ответ