抗拉强度：
高强度混凝土的抗拉强度分为轴拉强度、劈拉强度和弯折强度三种。因轴拉试验比较复杂而做的很少；劈拉强度的试件在我国采用立方体，其他国家常采用圆柱体；弯折试验常采用三分点加载的矩形截面简支梁，梁的尺寸为150mm*150mm，跨度为梁的3倍，其他国家也用102mm*102mm矩形截面的梁，弯折强度与截面尺寸和养护条件的关系很大。
高强混凝土的抗拉强度随抗压强度的颐高而提高，但它们的比值却随抗压强度的提高而降低，但三种抗拉强度之间的比值关系却与混凝土强度没有明显的关系。
下面我们给出三种抗拉强度的经验公式，以供读者参考
1）劈拉强度
中国建筑科学研究院给出的高强度混凝土劈拉强度f(t,s)的经验公式
F(t,s)=0.3f(cu)^(2/3);
欧洲规范CEB-FIP建议的高强度混凝土劈拉强度的经验公式
f(t,s)=0.3(f1)(c)^(2/3);
美国ACI高强度混凝土委员会建议的高强度混凝土劈拉强度的经验公式；
f(t,s)=0.6(f1c)^(1/2);
混凝土碳化的研究
影响结构耐久性的因素很多，其中混凝土碳化是一个重要的因素。通常情况下，早期混凝土具有很高的碱性，其pH值一般大于12.5，在这样高的碱性环境中埋置的钢筋容易发生钝化作用，使得钢筋表面产生一层钝化膜，能够阻止混凝土中钢筋的锈蚀。但当有二氧化碳和水汽从混凝土表面通过孔隙进入混凝土内部时，和混凝土中的碱性物质中和，会导致混凝土的pH值降低。当混凝土完全碳化后，就出现pH<9的情况，在这种环境下，混凝土中埋置的钢筋表面钝化膜被逐渐破坏，在其他条件具备的情况下，钢筋就会发生锈蚀。钢筋锈蚀又将导致混凝土保护层开裂、钢筋与混凝土之间粘结力破坏、钢筋受力截面减小、结构耐久性能降低等一系列不良后果。
由此可见，分析混凝土的碳化规律，研究由碳化引起的混凝土化学成分的变化以及混凝土内部碳化的状态，对于混凝土结构的耐久性研究具有重要意义。
1）混凝土碳化机理
混凝土的基本组成是水泥、水、砂和石子，其中的水泥与水发生水化反应，生成的水化物自身具有强度（称为水泥石），同时将散粒状砂和石子粘结起来，成为一个坚硬的整体。在混凝土的硬化过程中，约占水泥用量的三分之一将生成氢氧化钙[Ca(OH)2]，此氢氧化钙在硬化水泥浆体中结晶，或者在其空隙中以饱和水溶液的形式存在。因为氢氧化钙的饱和水溶液pH值为12.6的碱性物质，所以新鲜的混凝土呈碱性[2,3]。
然而，大气中的二氧化碳却时刻在向混凝土的内部扩散，与混凝土中的氢氧化钙发生作用，生成碳酸盐或者其他物质，从而使水泥石原有的强碱性降低，pH值下降到8.5左右，这种现象就称为混凝土碳化。这是混凝土中性化最常见的一种形式。
混凝土碳化的主要化学反应式为[2,4]
CO2+H2O→H2CO3
Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O
影响混凝土碳化的因素
混凝土的碳化是伴随着CO2气体向混凝土内部扩散，溶解于混凝土孔隙内的水，再与各水化产物发生碳化反应这样一个复杂的物理化学过程。研究表明，混凝土的碳化速度取决于CO2气体的扩散速度及CO2与混凝土成分的反应性。而CO2气体的扩散速度又受混凝土本身的组织密实性、CO2气体的浓度、环境湿度、试件的含水率等因素的影响。所以碳化反
应受混凝土内孔溶液的组成、水化产物的形态等因素的影响。这些影响因素可归结为与混凝土自身相关的内部因素和与环境相关的外界因素。对于服役结构五来说，由于其内部因素已经确定，因此影响其碳化速度的主要因素是外部因素，如CO2的浓度、环境温度和湿度。
快速碳化试验表明，CO2的浓度越高，且压力越大，碳化深度越大，因为高浓度、高压力的CO2气体能较快地向混凝土内部扩散，使碳化反应迅速进行。因此，在城市交通繁忙路段处地结构物或CO2浓度较高的工业厂房往往碳化现象较严重。
另外，碳化较易发生在潮湿的环境中，尤其是干湿交替的环境，因此南方的建筑物容易产生碳化现象，且随着温度的升高，混凝土的碳化加速。
混凝土碳化规律
国内外学者对混凝土进行了深入的研究，在分析碳化试验结果的基础上，提出了碳化深度D与碳化时间t的关系式为
D=α√f
Dz=D1√(t1/t2)
式中，α为碳化速度系数，D1、D2分别为测得的和要预测的混凝土的碳化深度，t1、t2为测定D1和预测D2时的碳化时间。
碳化速度系数α体现了混凝土的抗碳化能力，它不仅与混凝土的水灰比、水泥品种、水泥用量、养护方法、孔尺寸与分布有关，而且还与环境的相对湿度、温度及二氧化碳浓度有关。考虑到混凝土的碳化过程伴随着许多不确定性，文献[2.16][2.17][2.18]提出运用神经网络以及灰色理论方法预测混凝土的碳化深度，不失为一种有效可行的方法。此外，对轻骨料混凝土与高性能混凝土的碳化性能，已进行了初步研究。
英国著名学者Parrott最先通过实验验证了部分碳化区的存在。他的发现很好地揭示了为什么在碳化未达到钢筋表面之前钢筋已经开始锈蚀的现象，也为更好地认识钢筋锈蚀与混凝土碳化之间的关系提供了依据。Parrott还根据化学动力学的原理建立了碳化的数学模型，文献[2.24、2.25]则给出了这一模型的数值解以及部分碳化区物质含量的变化规律。
混凝土构件角部的双向碳化使得角部的钢筋锈蚀比较严重，文献[2.26]试图经过简化得到他的解析解，但有待实验的进一步验证。
文献[2.27]把混凝土的抗压强度视为服从正态分布的变量，并且均值与方差随着碳化时间的变化而变化，通过总结国内外暴露实验的数据，提出了均值与方差的具体表达式，这对于了解混凝土构件的抗力变化时十分有益的。浙江大学在已有混凝土碳化研究的基础上对混凝土碳化进行了进一步的研究。
混凝土室内快速碳化试验
通过混凝土快速碳化试验，确定碳化速度方程，建立室内快速碳化与自然碳化之间的关系，以此为进行混凝土结构耐久性分析提供试验研究依据。
1）试验材料
试验材料为
（1）水泥，采用浙江之江水泥厂普通硅酸盐水泥425号。水泥性能试验结果表明，所采用的浙江之江水泥厂普通硅酸盐水泥425号的各项指标均达到国家标准。
（2）砂，采用钱塘江上游河砂。
（3）石子，采用当地碎石，石子最大粒径为30mm。
混凝土配合比为
水泥：砂：石：水=1：2.29：3.58：0.625
试验方法与试验结果
1)试验方法
国内外采用的混凝土快速碳化的试验方法很多，并没有一个统一的国际标准。在我国，，即将混凝土试件放在充满一定浓度二氧化碳的高压容器内或二氧化碳浓度为50%的常压容器内进行快速碳化。因为高压或高浓度的快速碳化方法不能正确反映在大气中混凝土自然碳化规律，所以20世纪70年代以来，很多国家的学者都倾向于采用常压、低浓度的快速试验方法来模拟混凝土的碳化。
一般地，混凝土快速碳化试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-85）碳化试验规定，将试件在标准条件下养护28天后，在温度60℃的烘箱中烘干48d，保留成型是两侧面，其余各表面均用石蜡密封。然后将试件放置于温度为20±5℃、相对湿度为70±5%、二氧化碳浓度为20±3%的碳化箱中进行碳化。用1%浓度的酚酞乙醇指示液喷洒与断裂面，从试件表面到变色边界每边测量三处距离，以其算术平均值作为碳化深度。
2）试验结果
不同碳化龄期的混凝土碳化深度测定结果列于表中。P20B
根据混凝土各碳化龄期所测得的碳化深度，经过回归分析，可以得出快速碳化方程D=α（b）t(b)=4.69t^0.426
式中，α(b)=为碳化速度系数；b=0.426为指数函数，他们是对于不同混凝土或不同碳化影响因素而变化的系数。本试验研究得出的快速碳化方程相关系数γ=0.976，因此，所建立的碳化方程是有一定实用价值的。
利用本试验研究结果回归得到的快速碳化方程，可以计算出试验中各碳化龄期的混凝土碳化深度，计算所得的碳化深度与实测的碳化深度的比较。
由图可直观的看到，碳化深度的计算值与实测值误差很小、碳化方程曲线与实测曲线很接近。
3）室内快速碳化与自然碳化的关系
室内快速碳化试验的目的，除了建立碳化方程并研究混凝土碳化机理之外，还要确定快速碳化与自然碳化之间的关系，以便预测混凝土自然环境中的碳化深度。国外有关研究中描述混凝土发展趋势的公认公式形式是
D=（α1）（C1t）^b
公式中比例常数α1和指数b是与混凝土自身结构和组成有关的常数，C1是混凝土周围的二氧化碳浓度。对同一种混凝土在二氧化碳深度确定的情况下
αb=α1（C1）^b
b是一个常数。国内外有关文献中一般推荐b=0.5。因此，推荐的混凝土碳化发展趋势公式为
D=α√（C1t）
式中，α为b取0.5时的比例常数。本文根据试验研究得到b=0.426,αb=4.69，α1=0.31，由此可得出碳化发展方程
D=9.31（C1t）^0.426
此碳化发展方程反映了与本研究相同的混凝土碳化深度与周围二氧化碳浓度和碳化龄
期的关系，是广义的碳化过程。
P21
由上述分析可知，对同一种混凝土快速碳化与自然碳化的区别在于混凝土周围二氧化碳浓度的不同，当用快速碳化方法预测自然碳化时，对同一种混凝土材料来说可得关系式Dz=Dk(365tzCz/tkCk)^b
式中，Dk为快速碳化试验的混凝土碳化深度（mm），tk为快速碳化试验的碳化龄期（天），Ck为快速碳化试验的CO2浓度，Dz为预测混凝土的自然碳化深度（mm），tz为自然碳化龄
期（年），Cz为自然条件环境中混凝土周围CO2平均浓度，b为碳化方程中指数常数。
根据本实验研究的试验条件和结果，确定快速碳化与自然碳化的关系是
Dz=24,51Dk(tzCz/tk)^0.426
如果以快速碳化28天的碳化深度来预测自然碳化，其关系式为
Dz=115(tzCz)^0.426
混凝土碳化的X衍射试验
1）试验目的与试样
在正常大气中，二氧化碳与混凝土中的碱性物质的互相作用是一个很复杂的多相物理化学过程，也就是说，混凝土的碳化是在气相、液相和固相中进行的一个连续过程。
在碳化过程中，空气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中，而后溶解于毛细管中的液相，与水泥水化过程中产生的氢氧化钙和硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用，形成碳酸钙。在这一过程中，混凝土的pH值由外到内逐渐升高，特别是当环境湿度较低时，部分碳化区在整个碳化区域中占主导地位。因此，进行混凝土碳化的X 衍射试验，就是为了分析不同水灰比、不同碳化时间的混凝土块料从表面到内部的碳化状况，了解部分碳化区的分布形态。
取不同碳化龄期和不同水灰比的混凝土块料共计6块，将六面体混凝土块料取一面，然后在该面的中心取一约20*20mm2的小平面，除去四周而得一小方柱。将小方柱沿长轴方向每隔5mm取一个试样。每个小方柱共取5个试样，从外表面向纵深方向分别标为1~5号。
2）试验结果分析
经过X射线衍射分析发现，混凝土样品主要由四种晶相组成：石英、长石、Ca(OH)2、CaCO3。其中石英、长石来自石料，各个样品基本相同，而Ca(OH)2和CaCO3的成分则随样品而变化，具体结果见表。P22、23
由表中可知，混凝土的碳化是呈阶梯状进行的，不同碳化龄期的混凝土试件各部位的化学成分含量各不相同。碳化前沿并非线性状，而是一个有一定宽度的带状区域，在此范围内Ca(OH)2和CaCO3两种成分共存。
从表我们看到，对于水灰比为0.625的混凝土来说，当碳化时间仅为7天时，由于碳化过程尚未充分进行，混凝土各部分都存在着Ca(OH)2和CaCO3共存的现象。此时由表及里，CaCO3含量逐渐减小，Ca(OH)2含量逐渐增多，这是因为表面混凝土叫内部混凝土碳化程度更为严重，所以表面有较多的Ca(OH)2已经转化为CaCO3。随着碳化龄期的增长，CaCO3含量会进一步增多，Ca(OH)2含量进一步减少。当碳化龄期达到42天时，可以看到试件由表及里Ca(OH)2都已转化成CaCO3。
另一方面，比较表可以看到，随着水灰比的增大，混凝土的碳化速度也相应地增大。这是因为碳化深度受单位体积的水泥用量或水泥石中的Ca(OH)2含量的影响。水灰比越大，单位水泥用量越小，混凝土单位体积内的Ca(OH)2含量也就越少，碳化速度越快。同时，水灰比越大，混凝土内部的空隙率也随之增大，这是使混凝土碳化速度加快的另一个原因。为了减少混凝土碳化引起的危害，适当控制水灰比是重要的。
碳化深度和混凝土强度之间的关系
混凝土强度是确定混凝土结构构件抗力的基本参数，它随时间的变化规律是建立服役结构抗力变化模型的基础。一般来说，混凝土强度在初期随时间增大，但增长速度逐渐减慢，在后期则随时间下降。在对服役结构的抗力进行评价时，所关系的是结构在经过一个服役期后混凝土强度是高于设计强度还是低于设计强度，具体值又是多少，这些事服役结构抗力评价需要解决的问题。
一般大气环境下混凝土的腐蚀主要是碳化腐蚀。碳化降低混凝土的碱性，随着时间的推
移，碳化的发展使混凝土失去对钢筋的保护作用，从而引起钢筋锈蚀；另一方面，随着时间的变化，碳化对混凝土强度本身也有一定的影响。为了了解碳化后混凝土本身强度的变化，进行了混凝土的抗压和劈拉试验。
试验方法
根据试验材料和混凝土配合比，我们制作尺寸为100*100*100mm2的立方体试件102
块（34个组），在标准条件下养护29天，然后取其中两组分别测28天的抗压强度和劈拉强度，其余的均在60℃温度的烘箱中烘干48h。之后，一半作为快速碳化试件放入标准的温度、湿度和CO2浓度的碳化箱中，按各碳化龄期每次取两组分别测抗压强度和劈拉强度（混凝土抗压强度和劈拉强度测试均按有关国家标准进行），并测试其碳化深度。另一半作为不碳化的基准对比试件封闭存放（温度和湿度与碳化试件的相同），每当碳化试件测试抗压、劈拉强度时同样取两组未碳化试件分别测试其抗压、劈拉强度，以此进行碳化与未碳化混凝土的强度对比。
2）抗压强度试验结果
碳化与未碳化混凝土试件的各碳化龄期和各碳化深度的抗压强度测试结果列于表中，混凝土抗压强度试验的曲线见图。P42
根据各碳化深度时的混凝土抗压强度值，利用最小二乘法进行回归分析，可以得到混凝土抗压强度-碳化深度方程为
Fc=D^(1/1.2)+26.1
式中，D为混凝土碳化深度（mm）；fc为混凝土抗压强度（MPa）。
由方程得到的拟合曲线见图。P43
由表可知，混凝土抗压强度随碳化深度的增加而提高，并且碳化初期抗压强度提高较快，当碳化深度超过一定深度（如本试验研究碳化深度约20mm）以后，抗压强度提高缓慢。可以认为这种规律基本符合“环箍效应”和“尺寸效应”对混凝土试件抗压强度影响的规律。在“环箍效应”影响范围外，碳化深度的变化对其抗压强度变化的敏感性差，对抗压强度影响小。对“尺寸效应”，可以认为在同样碳化深度条件下小尺寸混凝土试件比大尺寸混凝土试件抗压强度的变化更敏感，因为小尺寸混凝土的碳化部分与未碳化部分的比例比大尺寸混凝土试件的大。所以，混凝土试件抗压强度随碳化深度增加出现转折而缓慢提高的这一界线碳化深度随着混凝土试件尺寸大小不同而不同。
由表中可知，碳化的或未碳化的混凝土试件的抗压强度均随着碳化龄期的增长而提高。碳化试件抗压强度均比未碳化试件抗压强度高，碳化试件抗压强度曲线均落在未碳化试件抗压强度曲线上方。这是因为随着混凝土的孔隙率减小，密实度增加，从而使试块地抗压强度增大。从这一点来说，混凝土的碳化对强度是有利的。
从强度增长率来看，碳化试件的抗压强度增长率均比同龄期未碳化试件的抗压强度增长率高，而且碳化试件与未碳化试件的抗压强度的比值（RT/RJ）随龄期增长而增大。这说明，碳化试件抗压强度随龄期增长幅度比未碳化试件的要大。
未碳化试件的抗压强度曲线，在龄期约51天之后变得平缓，抗压强度略有提高。这种现象与普通混凝土强度增长规律是相符合的。本实验研究为了使未碳化试件与碳化试件的强度具有可比性，除二氧化碳以外的试件环境条件保持一致，将28天龄期后的未碳化试件与碳化试件一起放入60℃的烘箱中烘干48h。由于28天之后温度的提高，加速了混凝土中矿物熟料的水化反应，迅速增加了水化产物的数量，因此在未碳化试件抗压强度曲线上出现龄期28天之后到约51天内强度再一次显著增长的现象。
由图可见，碳化试件的抗压强度随碳化龄期增长的规律与随碳化深度增长的规律相似。这是因为碳化深度随碳化龄期增大，并且具有良好的增长规律。
碳化与未碳化的混凝土试件在不同碳化龄期或不同碳化深度时的劈拉强度测试结果列
于表中，相应的曲线见图。P44
由表中可知在碳化深度约17mm之前混凝土碳化试件劈拉强度随碳化深度的增加而显著提高，在17~31mm碳化深度范围内其劈拉强度增长缓慢，碳化深度超过31mm之后劈拉强度随碳化深度的增加有所下降。由表可知，碳化试件劈拉强度均比同龄期的未碳化试件劈拉强度高，碳化试件劈拉强度曲线均落在未碳化试件劈拉强度曲线上方。并且，无论是碳化试件的劈拉强度还是未碳化试件的劈拉强度，在某一龄期之前随龄期而提高，但超过之后随龄期反而下降。P45
混凝土是由不同物理性质、不同粒径的材料组合而成的，这些材料的脆性和塑性相差很大，因此混凝土的力学性能与这些材料的配合比有很大关系，而这种关系是十分复杂的。混凝土的水灰比、养护条件、周围环境的温度和湿度条件、混凝土的龄期和浇注时的成型面地方向等也都影响混凝土的劈拉强度。由于影响混凝土劈拉强度的因素很多，而且劈拉强度对这些因素很敏感，所以要准确反映混凝土劈拉性能是很难的。许多研究人员花费了大量的时间，做了大量的时间，做了大量的工作，常常得到与传统理论或说法相反的结论。本试验研究测试结果认为，混凝土试件劈拉强度超过某一龄期后随着龄期增长反而降低的现象，究竟正确与否，还有待于进一步研究分析。
通过上述分析对比，可以得出下列结论：
（1）随着碳化龄期的增长，混凝土的抗压强度随之提高。同一龄期碳化试件的抗压强度比没有碳化试件的抗压强度高。从这一点可以看出，混凝土的碳化对抗压强度本身并没有破坏作用。
（2）从试验情况来看，碳化之后的混凝土的劈拉强度随着龄期的增长而提高，但是当超过一定龄期后则龄期的增长反而有所下降。由于影响混凝土劈拉性能的因素很多，而劈拉强度又对影响因素非常敏感，所以很难准确地反映混凝土的劈拉性能，混凝土超过一定的龄期后有可能由于碳化原因导致提前开裂，则为二氧化碳、氯气等有害气体深入构件内部创造了良好的条件，使得构件提前锈蚀，结构的使用年限缩短。
P48
混凝土中钢筋锈蚀的机理
钢筋锈蚀机理
钢筋在混凝土结构中的服饰是在有水分子参与的条件下发生的，钢筋锈蚀的电极反应式为：阳极Fe→（Fe2+）+2e
阴极O2+2(H2O)+4e→4(OH)-
阳极表面二次化学过程为
(Fe2+)+2(OH-)→Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2(H2O)→4Fe(OH)3
在氧气和水汽的共同作用下，由上述电化学反应式的钢筋表面的铁不断失去电子而溶于水，从而逐渐被腐蚀，在钢筋表面生成红铁锈，引起混凝土开裂。钢筋锈蚀的机理如图所示，图中（P94）示出了大气环境中钢筋在混凝土中锈蚀的宏观过程。
钢筋混凝土结构在使用寿命期间可能遇到的最危险的侵蚀介质就是氯离子。它对混凝土结构的危害是多方面的，这里只评述氯离子促进钢筋锈蚀方面的机理。
氯离子CI-和氢氧根离子OH-争夺腐蚀产生的Fe2+，形成FeCI2·4H2O（绿绣），绿绣从钢筋阳极向含氧量较高的混凝土孔隙迁徙，分解为Fe(OH)2(褐绣)。褐绣沉积于阳极周围，同时放出H+和CI-，它们又回到阳极区，使阳极区附近的孔隙液局部酸化，CI-再带出更多的Fe2+。这样，氯离子虽然不构成腐蚀产物，在腐蚀中也不消耗，但是最为腐蚀的中间产物给腐蚀起了催化作用。反应式为
(Fe2+)+2(CI-)+4H2O→FeCI2·4H2O
FeCI2·4H2O→Fe(OH)2↓+2CI-+2(H-)+2H2O
如果在大面积的钢筋表面上有高浓度的氯离子，则氯离子引起的腐蚀是均匀腐蚀，但是在混凝土中常见局部腐蚀。首先在很小的钢筋表面上形成局部破坏，成为小阳极，此时钢筋表面的大部分仍具有钝化膜，成为大阴极。这种特定的由大阴极和小阳极组成的腐蚀电偶，由于大阴极供养充足，使小阳极上铁迅速溶解产生深蚀坑，小阳极区局部酸化；同时，由于大阴极区的阴极反应，生成OH-使pH值增高；氯离子提高混凝土吸湿性，使阴极和阳极之间的混凝土孔隙液欧姆电阻降低。这三方面的自发性变化，使得上述局部腐蚀电偶以局部深入的形式持续进行，这种局部腐蚀又称为点蚀和坑蚀，如图所示P95
拉伸试验的定义以及方法 测定材料在材料试验机拉伸载荷作用下的一系列特性的试验，又称抗拉试验。它是材料机械性能试验的基本方法之一，主要用于检验材料是否符合规定的标准和研究材料的性能。 性能指标：拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标。强度通常是指材料在外力作用下抵抗产生弹性变形、塑性变形和断裂的能力。材料在承受拉伸载荷时，当载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服。产生屈服时的应力，称屈服点或称物理屈服强度，用σS(帕)表示。工程上有许多材料没有明显的屈服点，通常把材料产生的残余塑性变形为0.2%时的应力值作为屈服强度，称条件屈服极限或条件屈服强度，用σ0.2表示。材料在断裂前所达到的最大应力值，称抗拉强度或强度极限，用σb(帕) 表示。 塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力，常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。延伸率又叫伸长率，是指材料试样受拉伸载荷折断后，总伸长度同原始长度比值的百分数，用δ表示。断面收缩率是指材料试样在受拉伸载荷拉断后，断面缩小的面积同原截面面积比值的百分数，用ψ表示。 条件屈服极限σ0.2、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率ψ是拉伸试验经常要测定的四项性能指标。此外还可测定材料的弹性模量E、比例极限σp、弹性极限σe等。 试验方法：拉伸试验在材料试验机上进行。试验机有机械式、液压式、电液或电子伺服式等型式。试样型式可以是材料全截面的，也可以加工成圆形或矩形的标准试样。钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响，并保证一定的光洁度。 试验时，试验机以规定的速率均匀地拉伸试样，试验机可自动绘制出拉伸曲线图。对于低碳钢等塑性好的材料，在试样拉伸到屈服点时，测力指针有明显的抖动，可分出上、下屈服点(和)，在计算时，常取。材料的δ和ψ可将试验断裂后的试样拼合，测量其伸长和断面缩小而计算出来。 拉伸曲线图：由试验机绘出的拉伸曲线，实际上是载荷－伸长曲线，如将载荷坐标值和伸长坐标值分别除以试样原截面积和试样标距，就可得到应力－应变曲线图。图中op部分呈直线，此时应力与应变成正比，其比值为弹性模量，Pp是呈正比时的最大载荷，p点应力为比例极限σp。继续加载时，曲线偏离op，直到e点，这时如卸去载荷，试样仍可恢复到原始状态，若过e点试样便不能恢复原始状态。e点应力为弹性极限σe。工程上由于很难测得真正的σe，常取试样残余伸长达到原始标距的0.01%时的应力为弹性极限，以σ0.01表示。继续加载荷，试样沿es曲线变形达到s点，此点应力为屈服点σS或残余伸长为0.2%的条件屈服强度σ0.2。过s点继续增加载荷到拉断前的最大载荷b点，这时的载荷除以原始截面积即为强度极限σb。在b点以后，试样继续伸长，而横截面积减小，承载能力开始下降，直到k点断裂。断裂瞬间的载荷与断裂处的截面的比值称断裂强度。
实验4 聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定 1. 实验目的 （1）熟悉高分子材料拉伸性能测试标准条件和测试原理。 （2）掌握测定聚合物拉伸强度和断裂伸长率的测定方法。 （3）考察拉伸速度对聚合物力学性能的影响。 2. 实验原理 拉伸试验是在规定的试验温度、试验速度和湿度条件下，对标准试样沿其纵轴方向施加拉伸载荷，直到试样被拉断为止。基本公式： （2－13） （2－14） （2－15） 式中，伸长率即应变；为应力；为样品某时刻的伸长；为初始长度；为初始横截面积；为拉伸力；为拉伸模量。 聚合物的拉伸性能可通过其应力－应变曲线来分析，典型的聚合物拉伸应力－应变曲线如图2－28（左）所示。在应力－应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力－应变曲线大致可分为如图2－28（右）所示的五种类型：①软而弱；②硬而脆；③硬而强；④软而强；⑤硬而韧。
图2－28 五种典型聚合物拉伸应力－应变曲线1－软而弱；2－硬而脆；3－硬而强；4－软而强；5－硬而韧 本实验在不同应变速度下测定聚乙烯的应力－应变曲线。 将已知长度和横截面积的样品，夹在两个夹具之间，以恒速拉伸至断裂，测定应力随伸长的变化。分析在不同应变速度时测定的数据，可以了解材料的强度、韧性及极限性能。 有合适的样品架或可设法固定住的聚合物都可进行本实验。 均匀的样品重复性可优于±5％。但由于制各样品和实验操作中存在的一些不可避免的可变因素，使重复性比此数值要差些。 3. 实验设备和材料 （1）仪器设备 万能电子拉力机(日本岛津AG－lOKNA)，游标卡尺、直尺。 万能电子拉力机测试主体结构示意图，如图2－29所示。
岩石力学第二份试卷 Section A Term Explaination术语解释 1.Brittle of rock 岩石的脆性 2.Shear strength of rock 岩石的剪切强度 3.In-situ stress 原(就)地应力 4.Fracture pressure破裂压力 5.Yoang’s modulus 杨氏模量 6.Principal stress主应力 Section B Brief Description简要描述 1.Describe the effective stress principle描述有效应力原理 2.Describe the influence of confining pressure on the deformation and strength characters of rock mechanics描述围压对岩石变形和强度特征的影响 3.Briefly describe the shear strength criterion of Coulomb-Vavier 简要介绍Coulomb-Vavier抗剪强度准则 4.Describe Brazilian test steps and how to obtain the tensile strength of rock with it 描述巴西实验的步骤,以及如何用它获得岩石抗拉强度 Section C calculations计算题 1.In order to study the strength feature of an sandstone ,we select two samples to do the uniaxial compressive strength test .The test results are as follows: the uniaxial compressive strength is 60MPa, the peak strength is 120MPa with the confining pressure of 20MPa. Assuming the shear strength is agreed with Coulomb-Vavier criterion Determine the cohesion and internal friction angle of the rock with Mohr’s circle method. 为了研究砂岩的强度特性, 我们选择两个样本做单轴抗压强度试验。测试结果如下:单轴抗压强度是60 MPa、峰值强度是120 MPa，围压20 MPa。 假设抗剪强度符合Coulomb-Vavier准则, 用莫尔圆方法确定内聚力和岩石 的内摩擦角 2.In an oil field ,well depth is 1000m, sandstone strength confirms to Mohre-Coulomb criterion. Its cohesion is 6.0MPa, its angle of internal friction is 45o, Poisson ratio is 0.25, uniaxial tensile strength is 2MPa. Overburden is 22.6MPa , minimum horizontal in-situ stress is 17MPa , maxmum horizontal in-situ stress is
机械专业基础知识--金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识 [日期：2005-03-28编] 来源：Jackyc 原创文稿作者：陈俊光 [字体：大中小] 钢材机械性能介绍 1.屈服点（σs） 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡 =N/m2） 2.屈服强度（σ0.2） 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。 3.抗拉强度（σb） 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。 4.伸长率（δs） 材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。 5.屈强比（σs/σb） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。 6.硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 ⑴布氏硬度（HB） 以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 ⑵洛氏硬度（HR） 当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个支持角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢
问题：什么是抗拉强度，延伸率，屈服强度？ 球铁管是一种即有高强度和高弹性的输水管道，球铁管优秀的力学性能是它在种类繁多的输水管材中立于不败之地的保证，因而我们有必要对描述球铁管的各种力学性能做一番介 绍： 延伸率 延伸率主要衡量球墨铸铁塑性性能-即发生永久变形而不至于断裂的性能。 δ= (L-L0)/L0*100% δ---伸长率 L0----试样原长度 L----试样受拉伸断裂后的长度 1．强度 强度是金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。工程上常用来表示金属材料强度 的指标有屈服强度和抗拉强度。 a.屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。 δS=Fs/A O Fs----试样产生屈服现象时所承受的最大外力（N） A O----试样原来的截面积（mm2） δS---屈服强度(Mpa) b.抗拉强度是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力，用δb=F O/A O F O----试样在断裂前的最大外力（N） A O----试样原来的截面积（mm2） δb---抗拉强度（Mpa） Table:三种不同材料之间的机械性能对比 退火球墨铸铁铸态球墨铸铁管灰口铁管 屈服强度≥300MPa 未定义未定义 抗拉强度≥420MPa ≤300MPa ≥200 MPa 延伸率≥10% ≥3% ≤3% 断裂形式塑性变形突然断裂突然断裂 对于球墨铸铁管而言，其试样实际就是取自插口处试样加工过后的试棒；对球墨铸铁管件而言，其试样通常是取自与管件同批的铁水铸出的Y型试块加工成的试棒。管材和管件的抗拉强度实验，就是用试棒拉断前的最大持续力除以试棒面积计算得出的抗拉强度。 把试棒断裂的两部分拼在一起测量伸长的标距，用伸长标距与初始标距之比求得伸长率。不同的管材之间因为力学性能实验方法有别，所以某些管材宣传他们的力学性能甚至优 于铸铁管是毫无根据的。
抗拉强度试验 [试验目的] 测试橡胶材料的抗张强度与延伸率; [试验原理] 运用马达传动螺杆而使下夹具向下移动，从而拉伸试样；结果运用LOAD CELL 力量感应器连接显示器自动显示力量值. [参考标准] 本机符合ASTM-D412 及ISO GB JIS EN等测试方法之需求。 [设备装置]拉力试验机标准斩刀 1/100mm的厚度计尺子 [操作步骤] A. 取大底割下适当试片,两面磨平到厚度为2-3mm；目前是204X153X2MM and 145X145X 4MM B. 用正确刀模斩好试片，量好试片厚度S（mm）（三点为最小值）及平行部位的宽度S0（mm）； C. 用尺子在哑铃状试片中间平行部分中心位置量出规定的长度（CNS JIS 2号取2MM，如ASTM C#取2.5MM），并画好延伸长L0距离处的平行线作为延伸率之标线； D. 打开电源，依可户要求设定好测试速度； E. 夹紧试片，按显示器归“0”，按下启动开关，开始测试； F. 测试时，用身长量测指针准确量取试片断裂时延伸长标线之间距离L（mm）； G. 试片断裂时，自动停机，荧光幕显示最大的拉力值F（Kg或N）； H. 记下延伸长及最大的拉力值； I. 关闭电源，取下试片，依公式计算抗拉强度及延长率： 抗拉强度=F/（S*S0）*100（Kg/cm2）--------（1）延伸率=(L-L0）/L0*100% -----------（2）[注意事项] 1. 本机需放于牢固平坦之地面，保重稳固； 2. 经常检查上下限设定钮位置是否通畅，是否栓紧，避免夹具互撞损及荷重元（100Kgf）； 3. 伸长量测指针不用时应推开，使指针尖端靠于左侧，以防给下夹具撞弯； 4. 刀模规格及测试速度需符合客户要求，不可乱用； a： G.R一般采用2#哑铃形刀模：长100mm x 宽25mm x 平行部分长20mm x 宽10MM b：实伦物性采用3#哑铃形刀模: 长 115MM x 宽25MM x 平行部分长33MM x 宽6MM c：W.W物性采用6#哑铃裁刀长 76MM x 宽13MM x 平行部分长 20MM x 宽4MM 5.对于同种胶料开出的试片,试片的裁取必须按胶料流动的方向及在规定统一的位置; 6.试片的宽度原则上为哑铃状试片刀模平行部分的宽度S0,但有时也需根据具体情况量取刃口内缘的实际宽度; 7：拉力计算方法：最大值*0.5+第二大*0.3+三大*0.1+最小值*0.1=拉力值 如果四个片有一个fail 拉力值取三片的平均值.[撕裂：（F拉力/B厚度）X10 KG/CM] 8：试样标准状态：测试前将试样静置于温度23±2℃相对湿度65±5﹪空气中24小时以上方可测试
一、实验目的与要求 岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。通常所说的抗拉试验是指直接拉伸破坏实验。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。 通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，实验所用夹具的具体要求，掌握岩石单向抗拉强度的测试过程及计算方法。 二、实验仪器 1.钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。 2.劈裂法实验夹具，或直径钢丝数根。 3.游标卡尺（精度），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。 4.材料实验机 三、试件规格、加工精度、数量 1.试件规格 标准试件采用圆盘形5?0.2 +0.6cm，直径，厚±，也可采用××（公差±）的长方形试件。 2.试件加工精度、数量应符合MT44-87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法》 中的规定 四、实验原理 图1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y 方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。 χy r/R 0.5 -0.5x σyσx y 压缩拉伸应力值/MPa 160120804040 图1 劈裂实验应力分布示意图 五、实验内容 1.了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法； 2.学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法； 3.学会间接测试岩石抗压强度及数据处理方法。 六、实验步骤 1.测定前核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含 水状态机加工过程中出现的问题进行描述，并填入记录表1-1内。
1、钢绞线镀锌力学性能表
钢绞线中镀锌钢丝力学性能表 钢绞线中镀锌钢丝锌层性能表Property of Zinc Coating of Zinc-Plated Steel Wire in Strand
2、无粘结钢绞线 UNBONDED STRAND WIRE 注：(1) 力学性能应符合PC钢绞线标准要求 (2) 根据不同用途，经双方协议，供应其它强度和直径的预应钢绞线。 Note:(1) Mechanical performance should conform to the specification of PCstranded wire (2) According to different uses,we can supply PC stranded wire with the other tensile strength and diameter through negotiation by both parties. 1x7
注：(1) *指屈服负荷是整根钢绞线破断负荷的85% (2) 根据不同用途，经双方协议，供应其它强度和直径的预应力钢材。 Note: (1) *indicating Yielding Load takes 85% of the breaking load of the whole strand wire (2) As agreed by both Parties, supply prestressing steel of other strength and dimension upon its purpose. 3、预应力混凝土用钢绞线 TYRE BEAD WIRE GB/T5224-2003 ASTMA416/A416M-2002 BS5896-1980 适用于由圆形断面钢丝捻成的做预应力混凝土结构、岩土锚固等用途的钢绞线 Steel strand twisted by round steel wire used for prestressed concrete structure,rock or earth enchorage edc. １×７结构钢绞线尺寸及允许偏差表 钢绞线尺寸及允许偏差表
金属材料抗拉测试 1范围 本欧洲标准确定了金属材料抗拉测试的方法,并定义了可以由周围温度确定的机械性能. 注:参考附件A 简要说明了电脑控制测试设备的补充推荐.基于生产商与使用方长远的发 展,附件A 在本标准下版将成为正式条款. 2参考标准 本标准由其它过期及未过期的参考文件组成。这些参考文件在本文的适当地方作了标注,包括出版情况。对过时的文件,本标准通过修改或修订,将其纳入本规范.对未过时的文件,其最新版本适用. EN10002-4 EN20286-2 EN ISO377 EN ISO2566-1 EN ISO2566-2 EN ISO7500-1 3.原则 测试包括试棒拉力测试,通常是断裂,以决定第4款里定义的一个或多个机械性能. 这个测试在10到35摄氏度的温度下进行,除非另有说明.在受控条件下执行的测试,温度应为23±5摄氏度. 4条件与定义 对本标准,下列定义与条款适用. 4.1塞规长度(L) 进行延伸测试的试棒有圆柱或棱形部分的长度.特别,有如下述两条区别: 4.1.1原始塞规长度(L 0) 拉前块长度 4.1.2最终塞规长度(L U ) 试棒断裂后块长度(见11.1) 4.2平行长度((L C ) 试棒棒减小区域的并行部分 注:平行长度的概念由非加工试棒夹具间的距离的取代. 4.3延伸 测试时,任何时候原始块长度L 0的增加 4.4永久延伸率 用原始长度L 0的百分比来表示的延伸 4.4.1永久延伸率 特定应力移除后,试棒原始块长度的增加(见4.9),用原始长度L 0的百分比来表示 4.4.2断裂后延伸率(A) 断裂后,块长度永久延伸(L U -L 0),用原始块长度(L 0)的百分比来表示 注:如果是均衡试棒,仅当原始块长度不同于5.65(S 0) 1/2 1),其中S 0是平行长度原始截面,A 应由所用的均衡系数作补充,比如: A 11.3=块长度(L 0)11.3(S 0) 1/2 的延伸率 如果是非均衡试棒,A 应由所用的原始块长度指数作补充,用毫米表示,比如: A 80mm =块长度(L 0)80毫米的延伸率
岩石的抗拉强度试验 一、实验目的与要求 岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力 称为岩石的单轴抗拉强度。通常所说的抗拉试验是指直接拉伸破坏实验。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。 通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，实验所用夹具的具体要求，掌握岩石单向抗拉强度的测试过程及计算方法。二、实验仪器 1.钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。 2.劈裂法实验夹具，或直径2.0mm钢丝数根。 3.游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。 4.材料实验机
三、试件规格、加工精度、数量 1.试件规格 标准试件采用圆盘形5+0.6直径，厚2.5±0.2cm，也可采用5cm ×5cm×2.5cm（公?0.2cm， 差±0.2cm）的长方形试件。 2.试件加工精度、数量应符合mt44-87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方 法》中的规定 四、实验原理 图1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致
试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。 χ r/r0.5σ y y σ x x 40拉伸 160压缩 1208040图1劈裂实验应力分布示意图 五、实验内容 1.了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法； 2.学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法； 3.学会间
强度定义 1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。强度包括材料强度和结构强度两方面。强度问题有狭义和广义两种涵义。狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题，有时还包括机械振动问题。强度要求是机械设计的一个基本要求。 材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态，载荷性质、加载速率、温度和介质等。 按照材料的性质，材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。①脆性材料强度：铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然，几乎没有塑性变形。脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。强度极限有两种：拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限，压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。②塑性材料强度：钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形，它在卸载后不能消失，也称残余变形。塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象（应力不变的情况下应变不断增大的现象）时的应力。对于没有屈服现象的塑性材料，取与0.2％的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限，用σ0.2表示。③带裂纹材料的强度：常低于材料的强度极限，计算强度时要考虑材料的断裂韧性（见断裂力学分析）。对于同一种材料，采用不同的热处理制度，则强度越高的断裂韧性越低。 按照载荷的性质，材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。材料在静载荷下的强度，根据材料的性质，分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。材料受冲击载荷时，屈服极限和强度极限都有所提高（见冲击强度）。材料受循环应力作用时的强度，通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准（见疲劳强度设计）。此外还有接触强度（见接触应力）。
当前位置：课程学习/第四章岩块的变形与强度性质/第三节岩块的强度性质 第三节岩块的强度性质 岩块的强度是指岩块抵抗外力破坏的能力。 根据受力状态不同，岩块的强度可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。 一、单轴抗压强度σc 1、定义 在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，简称抗压强度（MPa）。 2、研究意义 （1）衡量岩块基本力学性质的重要指标。 （2）岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标。 （3）用来估算其他强度参数。 3、测定方法 抗压强度试验 点荷载试验 4、常见岩石的抗压强度 常见岩石的抗压强度 二、单轴抗拉强度σt 1、定义 单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗拉强度。 2、研究意义 （1）衡量岩体力学性质的重要指标
（2）用来建立岩石强度判据，确定强度包络线 （3）选择建筑石材不可缺少的参数 3、测定方法 直接拉伸法 间接法（劈裂法、点荷载法） 4、常见岩石的抗拉强度 常见岩石的抗拉强度 5、抗拉强度与抗压强度的比较 岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。 通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。 岩块的几种强度与抗压强度比值
三、剪切强度 1、定义 在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度。 2、类型 （1）抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （2）抗切强度：指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （3）摩擦强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的最大剪应力。 3、研究意义 反映岩块的力学性质的重要指标。 用来估算岩体力学参数及建立强度判据。 4、抗剪断强度的测试方法 直剪试验 变角板剪切试验 三轴试验 5、常见岩石的剪切强度 常见岩石的剪切强度
2012年第14期 农业科技与信息 作者简介: 孙丽(1977-,女,新疆昌吉市呼图壁县人,主要从事试验工作。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 因此要合理设计混凝土配合比参数,控制好配合比中的水胶比与砂率,控制非冻胀早期裂缝的发生。 4结束语 施工质量就是企业赖以生存和发展的生命,混凝土 施工是梯形明渠施工的关键。必须精心组织,严格管理, 认真做好每一道工序,确保施工目标的顺利实现。本文论述的梯形明渠混凝土现浇的施工方法不但可以保证施工质量,同时为本段灌区工程的按期完工,投入运营发挥效益争取了宝贵的时间。 (责任编辑 袁宗英 岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,也是岩石结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。近年来,随着中国经济建设的迅猛发展,大型桥梁、隧道、水坝及高层建筑等工程越来越多,在工程建设中经常会遇到岩石,其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。 1试验方法与设备 试验采用劈裂法,适用于能制成规则试件的各类岩
石。劈裂法又称巴西法,为间接拉伸法,在一定程度上能反映岩石抗拉强度特性,方法易行,操作比较简单且实用,具有原理清晰,使用简便,材料消耗少等优点,因此被广泛采用。劈裂法试验是将岩石试件直径轴面方向施加一对线载荷,使试件沿直径轴面方向劈裂破坏。 试验设备有钻石机、锯石机、磨石机、车床、测量平台、角尺、千分卡尺、烘箱、干燥箱、饱和设备、万能试验机。 2试件的制备 加工样时,注意观察试样的层理、裂隙、加载方向。 做到钻孔芯样试件劈裂面的受拉方向应与岩石单轴抗压试验的受力方向一致。 试样一般为岩块和钻孔芯样两种,如果为岩块,则采用钻石机,钻头直径宜为 48~54mm ,钻取岩块,取得岩芯。如果为芯样,则可直接加工,用锯石机,切割芯样,高度与直径比宜为0.5~1.0,试件的高度应大于岩石最大颗粒粒径的10倍。 将切割好的试件,放到磨石机上磨平。试件加工的精度:试件高度、直径或边长允许偏差为±0.30mm 。试件两端面的不平整度允许偏差为±0.05mm 。端面应垂直于试件轴线,允许偏差为±0.25°。 3试验步骤 通过试件直径的两端,在试件的侧面沿轴线方向画 两条加载基线,将两根垫条沿加载基线固定。对于坚硬和较坚硬岩石应选用直径为1mm 钢丝为垫条,对于软弱和较软弱的岩石应选用宽度与试件直径之比为 0.08~ 0.10的硬纸板或胶木板为垫条。
力学性能 - 定义 力学性能: 材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征一般来说金属的力学性能分为十种： 1.脆性脆性是指材料在损坏之前没有发生塑性变形的一种特性。它与韧性和塑性相反。脆性材料没有屈服点，有断裂强度和极限强度，并且二者几乎一样。铸铁、陶瓷、混凝土及石头都是脆性材料。与其他许多工程材料相比，脆性材料在拉伸方面的性能较弱，对脆性材料通常采用压缩试验进行评定。 2.强度：金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形或断裂的能力.同时，它也可以定义为比例极限、屈服强度、断裂强度或极限强度。没有一个确切的单一参数能够准确定义这个特性。因为金属的行为随着应力种类的变化和它应用形式的变化而变化。强度是一个很常用的术语。 3.塑性：金属材料在载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力.塑性变形发生在金属材料承受的应力超过塑性极限并且载荷去除之后，此时材料保留了一部分或全部载荷时的变形. 4.硬度：金属材料表面抵抗比他更硬的物体压入的能力 5.韧性：金属材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力. 韧性是指金属材料在拉应力的作用下，在发生断裂前有一定塑性变形的特性。金、铝、铜是韧性材料，它们很容易被拉成导线。 6.疲劳强度：材料零件和结构零件对疲劳破坏的抗力 7.弹性弹性是指金属材料在外力消失时，能使材料恢复原先尺寸的一种特性。钢材在到达弹性极限前是弹性的。 8.延展性延展性是指材料在压应力的作用下，材料断裂前承受一定塑性变形的特性。塑性材料一般使用轧制和锻造工艺。钢材既是塑性的也是具有延展性的。 9. 刚性刚性是金属材料承受较高应力而没有发生很大应变的特性。刚性的大小通过测量材料的弹性模量E来评价。 10.屈服点或屈服应力屈服点或屈服应力是金属的应力水平，用MPa度量。在屈服点以上，当外来载荷撤除后，金属的变形仍然存在，金属材料发生了塑性变形。以上，当外来载荷撤除后，金属的变形仍然存在，金属材料发生了塑性变形。 钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。①抗拉强度（σb）试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力（Fb），出以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为：式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）；So--试样原始横截面积，mm2。②屈服点（σs）具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2（MPa）。上屈服点
低碳钢拉伸试验报告 材科095班姓名：何钦生学号：40930354 一、试验目的 1.测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能。 2.测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。 二、试验要求 按照相关国际标准（GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。 三、实验原理 本试验在室温下（18℃满足10℃?35℃的要求）分别进行退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的低碳钢试样的拉伸试验，结合拉伸曲线，观察拉伸过程中弹性变形、塑性变形等各阶段的实验现象。通过比较，分析不同热处理状态下的试样呈现不同强度与塑性性能的原因；并通过Hollomon公式计算出应变硬化系数和应变硬化系数来表征试样材料在硬化能力方面的性能。 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 退火→将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢)，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。其组织晶粒细小均匀，碳化物呈颗粒状，分布均匀。 正火→将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，其组织可能是珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火→将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。其组织可能为片状马氏体、板状马氏体、片状贝氏体或它们的混合组织。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工
岩石力学练习题 （填空，选择，判断） 一、填空题 1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。 2．如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（）和（）。 3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。 5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。 6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。 7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。 9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。 10．主要的岩体工程分类有（）、（）、（）、（）等。 11．水对边坡岩体的影响表现在（）、（）和（）。 12．天然应力场的主要成分有（）、（）和（）。 13．地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（）。 14．结构面在法向应力作用下，产生（）变形，其变形性质用指标（）表征。 15．岩石抗拉强度的试验室方法有（）和（）。 16．地质结构面按力学条件可分为（）和（）。 17．岩体结构类型可分为（）、（）、( ）、（）和（）。 18．岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。 19．结构面的线连续性系数是在（）至（）变化的。 20．水对岩石力学性质的影响表现在（）、（）和（）。 21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（）。 22．八面体强度理论认为材料破坏的原因是（）。 23．有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（）。 24．软弱夹层的基本特点有（）、（）、( ）、（）和（）。 25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（），最小主应力方向为（）。 26．原生结构面据其成因中划分为（）、（）、（）。 27．表征岩块变形特性的指标有（）和（）。 28．根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（）。 29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（）和（）。 30．岩体中的结构面据其地质成因分为（）、（）和（）。 31．岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（）。 32．岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（），最小主应力方向为（）。33．均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（）。 34．洞室围岩压力的基本类型有（）、（）、（）和（）。 35．边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（），最小主应力作用方
胶粘剂拉伸强度试验标准在胶接接头受拉伸应力作用时，有三种不同的接头受力方式。 (1)拉伸应力与胶接面互相垂直，并且通过胶接面中心均匀地分布在整个胶接面上，这一应力均匀拉伸应力，又称正拉伸应力。 (2)拉伸应力分布在整个胶接面上，但力呈不均匀分布，此种情况称为不均匀拉伸。 (3)与不均匀拉伸相比，它的力作用线不是捅咕试样中心，而偏于试样的一端；它的受力面不是对称的，而是不对称的，这种拉伸叫不对称拉伸，人们有时将这一试验叫撕离试验或劈裂试验，以示与剥离相区别。 一.拉伸强度试验(条型和棒状) 拉伸强度试验又叫正拉强度试验或均匀扯离强度试验。 1.原理 由两根棒状被粘物对接构成的接头，其胶接面和试样纵轴垂直，拉伸力通过试样纵轴传至胶接面直至破坏，以单位胶接面积所承受的最大载荷计算其拉伸强度。 2.仪器设备 拉力试验机应能保证恒定的拉伸速度，破坏负荷应在所选刻度盘容量的10 %-90%范围内。拉力机的响应时间应短至不影响测量精度，应能测得试样断裂时的破坏载荷，其测量误差不大于1%。拉力试验机应具有加载时可与试样的轴线和加载方向保持一致的，自动对中的拉伸夹具。 固化夹具，能施加固定压力，保证正确胶接与定位。 3.试验步骤 (1)试棒与试样试棒为具有规定形状，尺寸的棒状被粘物。试样为将两个试棒通过一定工艺条件胶接而成的被测件。 除非另有规定，其试棒尺寸见表8-4。其试样尺寸的选择视待测胶黏剂的强度，拉力机的满量程，试棒本身材质的强度以及试验时环境因素而定。
表8-4 圆柱形与方形试棒尺寸 用于试棒加工的金属材料有45号钢，LY12CZ铝合金，铜，H62黄铜等。非金属材料有层压塑料等。层压制品试棒，其层压平面应与试棒一个侧面平行，试棒上的销孔应与层压平面垂直。 试棒的表面处理，涂胶及试样制备工艺，应符合产品标准规定。胶接好试样，以周围略有一圈细胶梗为宜，此时不必清除，若需清除余胶，则应在固化后进行。 (2)试验在正常状态下，金属试样从试样制备完毕到测试之间，最短停放时间为16h，最长为1个月，非金属试样至少停放40h。 试样应在试验环境下停放30min以上，将它安装在拉力试验机夹具上，测试其破坏负荷，对电子拉力机试验机应使试样在(60±20)s内破坏；有时对机械式拉力机则采用10mm/min拉伸速度。 4.结果评定 试验结果以5个试样拉伸强度算术平均值表示，取3位有效数字。 同时应记下每个试样的破坏类型，如界面破坏，胶层内聚破坏，被粘物破坏与混合破坏。 5.影响因素 (1)应力分析粘接接头在受到垂直于粘接面应力作用时，应力分布比受剪切应力要均匀得多，但根据理论推测与应力分布试验证实，在拉伸接头边缘也存在应力集中。为证实这一点，有人采用一定厚度的橡胶胶接在试样中以代替胶黏剂，发现试样在拉伸时，橡胶中部有明显收缩。说明在接头受正拉伸应力作用，剪切应力则集中在试样胶黏剂-空气-被粘体的三者边界处最大，也就是说在这一点上应力最集中。如果我们胶接后两半圆柱体错位大，则试样的轴线偏离了加载方向中心线，这是经常会发生的。那么，就存在有劈应力，而使边缘应力集中急剧增加。当边界应力大到一个临界值时，胶层边缘就发生开裂，裂缝迅速地扩展到整个胶接面上。从对拉伸试样的应力分布进行分析表明，胶接试件的尺寸与模量，胶层的厚度，胶黏剂的模量都影响接头边缘的应力分布系数大小，因此也必然会影响它的强度值。与拉伸剪切试样一样，加载速度与试样温度也影响拉伸强度。
拉伸强度拉伸强度(tensile strength)是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。也就是抵抗拉抻变形的能力. （1）在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa 表示。有些错误地称之为抗张强度、抗拉强度等。 （2）用仪器测试样拉伸强度时，可以一并获得拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等数据。 （3）拉伸强度的计算：σt = p /( b×d) 式中，σt为拉伸强度（MPa），p为最大负荷（N），b为试样宽度（mm），d为试样厚度（mm）。 注意：计算时采用的面积( b×d)是断裂处试样的原始截面积，而不是断裂后端口截面积。（4）在应力应变曲线中，即使负荷不增加，伸长率也会上升的那一点通常称为屈服点，此时的应力称为屈服强度，此时的变形率就叫屈服伸长率；同理，在断裂点的应力和变形率就分别称为断裂拉伸强度和断裂伸长率。 拉伸强度表征材料抵抗（拉伸）破坏的极限能力 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。 弯曲强度就是材料在受弯曲作用的时候最大弯矩截面上所能抵抗的最大正应力。或者说是物体抵抗弹性变形（塑性变形）的能力，也叫做物体的刚性。 弯曲模量又称挠曲模量。是弯曲应力比上弯曲产生的形变。材料在弹性极限内抵抗弯曲变形的能力。弯曲强度除与材料的抗拉强度有关系外，还与材料的截面形状有关系。 很多材质相同，也就是抗拉强度一样，由于截面形状不同，就具有了不同的弯曲强度 模量=应力/应变 拉伸模量即拉伸的应力与拉伸所产生的形变之比弯曲模量即弯曲应力与弯曲所产生的形变之比 拉伸强度是表征材料的强度，伸长率是表征刚度，弯曲模量和弯曲强度都是表征弯曲特性的，弯曲模量和弯曲强度越小，说明材料越脆，柔韧性就越差 至于为什么要测量拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量呢？我认为，根据这些数据可以决定材料做什么产品。许多制品的实际使用寿命与拉伸强度和弯曲强度有较好的相关性，例如，传送带，电缆 耐热性，指物质在受热的条件下仍能保持其优良的物理机械性能的性质。