材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力称为强度。当材料承受外力作用时,内部就产生应力。外力逐渐增加,应力相应地加大。直到质点间作用力不能够再承受时,材料即破坏,此时的极限应力值就是材料的强度。
根据外力作用方式的不同,材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等,如图1.3所示。
(1)材料的抗压、抗拉及抗剪强度
材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算:
式中:f——材料的强度,MPa;
Fmax——破坏时最大荷载,N;
A——受力截面面积,mm2。
图1.3 材料受力示意图
(2)材料抗弯强度
一般试验方法是将条形试件放在两支点上,中间作用一集中荷载,对矩形截面试件,则抗弯强度按下式计算:(www.xing528.com)
另外的试验方法是在跨度的三分点上作用两个相等的集中荷载,则抗弯强度按下式计算:
式中:fm——抗弯强度,MPa;
Fmax——弯曲破坏时最大荷载,N;
b,h——试件横截面的宽及高,mm;
L——两支点间的距离,mm。
材料的强度与组成、结构和构造有关。不同组成的材料具有不同的抵抗外力的特点。相同组成的材料也因结构及构造的不同,而强度有较大的差异。例如,石材、砖、混凝土等非匀质材料的抗压强度较高,而抗拉及抗折强度却很低,因此多用于房屋的墙体和基础等承压部位。例如,木材内部为纤维结构,顺纹方向的抗拉强度高于横纹方向的抗拉强度,可按顺纹方向用于梁、屋架等构件。例如,钢材为匀质的晶体材料,其抗拉、抗压强度都很高,适用于承受各种外力的结构和构件。常用材料的强度值见表1.2。
表1.2 常用材料的强度值(MPa)
大部分土木工程材料根据强度的大小,将材料划分为若干不同的等级,按强度等级及性质合理选用材料,正确进行设计、施工和控制工程质量等。
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