ПРО́ЧНОСТЬ твёрдого тела, свойство сохранять на протяжении определённого времени сплошность, целостность, конфигурацию, размеры, способность к упругой деформации под действием внешних нагрузок разл. природы (механич., термич., электрич., магнитных и др.). В узком смысле П. – механич. свойство реальных твёрдых тел сопротивляться разрушению. Понятие П. играет существенную роль в фундаментальных (физика твёрдого тела, механика сплошных сред и деформируемого твёрдого тела) и прикладных (сопротивление материалов, механика грунтов, материаловедение и др.) науках.
Источник: bigenc.ru
Прочность
Прочностью называют способность конструкций и составляющих их элементов сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.
Что такое ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА: Определение и как определяется прочность на сжатие | Школа бетона
Под разрушением также понимаются необратимые пластические деформации.
Прочность — базовое понятие в сопротивлении материалов и технической механике.
Прочность материалов характеризуется такими параметрами как предел текучести (для пластичных) или предел прочности (для хрупких материалов).
Для элементов конструкций прочность обуславливается величиной допускаемых напряжений.
Короткое видео о том что такое прочность в сопромате:
Критерием оценки прочности элементов является условие, при котором напряжения, возникающие под действием внешних нагрузок не должны превышать допустимых значений.
Например, при растяжении:
Если нормальные напряжения σ не превышают допустимых [σ] — стержень прочный.
Когда напряжения в сечении больше допустимых – стержень непрочен.
Конструкция в целом считается прочной только тогда, когда прочны все составляющие ее элементы. Отсюда следует, что если хотя бы один элемент конструкции не является прочным, то вся конструкция тоже считается непрочной.
Прочность элементов в свою очередь зависит от материала, величины прикладываемой нагрузки и поперечных размеров, а в некоторых случаях формы и расположения сечения.
Поэтому недопустимо судить о прочности конструкции при отсутствии схемы ее нагружения.
Если нагрузки неизвестны, можно, лишь сравнивать прочность различных материалов либо элементов.
Например, при абсолютно одинаковых размерах стальной брус прочнее деревянного.
Виды расчетов на прочность
В механике основными видами расчетов на прочность являются:
- Проектировочный расчет (подбор размеров сечений)
- Определение грузоподъемности.
Прочностные расчеты выполняются в несколько этапов:
Проверка бетона на прочность в лаборатории
- При необходимости определяются опорные реакции,
- Рассчитываются внутренние силовые факторы и строятся их эпюры,
- Определяются наиболее нагруженные участки либо сечения бруса,
- В зависимости от условия задачи выполняется необходимый расчет.
Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах
Источник: isopromat.ru
4.2 Прочность строительных материалов
Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами.
Прочность строительных материалов, как правило, оценивают временным сопротивлением или пределом прочности (R), определенным при данном виде деформации. Для хрупких материалов (природные камни, кирпич, бетон и др.) основной прочностной характеристикой является предел прочности при сжатии (RСЖ) и предел прочности при изгибе (RИЗГ), а для эластичных материалов (полимеры, древесина, металл) – предел прочности при растяжении (RР).
Численно предел прочности равен напряжению, соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение образца материала.
Предел прочности при сжатии (предел прочности при растяжении) равен разрушающей силе, приходящейся на 1 м 2 первоначального сечения материала в момент разрушения образца:
, (18)
где и- соответственно предел прочности при сжатии и растяжении, МПа;
и — разрушающее усилие при сжатии и растяжении, Н;
— площадь поперечного сечения испытываемого образца, м 2 .
Предел прочности естественных или искусственных каменных материалов определяют путем испытания образцов материала стандартных формы и размеров. Поскольку материалы неоднородны по своей структуре, предел прочности определяют как средний результат испытания серии образцов, не менее трех. Форма стандартных образцов при определении предела прочности при сжатии () — куб, цилиндр, призма; при растяжении () – стержень, «восьмерка», призма.
Предел прочности при изгибе (МПа) определяют путем испытания образца материала в виде призм (балочек) на двух опорах. Их нагружают одной или двумя сосредоточенными силами до разрушения:
, (19)
где — предел прочности при изгибе, МПа;
— наибольший изгибающий момент, Н;
— момент сопротивления сечения образца, м 2 .
Предел прочности при изгибе вычисляют по формулам:
а) при одной сосредоточенной нагрузке
, (20)
б) при двух равных нагрузках, рассредоточенных симметрично оси балки
, (21)
где F- разрушающая нагрузка, Н;
— расстояние между опорами, м;
и — ширина и высота поперечного сечения балки, м.
Коэффициент конструктивного качества материала -равен отношению показателя прочности, МПа, к относительной плотности d:
. (22)
Лучшие конструкционные материалы имеют высокую прочность при малой плотности.
Коэффициент размягчения — отношение прочности материала, насыщенного водой , к прочности сухого материала:
. (23)
Коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала, он изменяется от 0 (размокающие глины и др.) до 1 (металлы и др.). Природные и искусственные каменные материалы не применяют в строительных конструкциях, находящихся в воде, если их коэффициент размягчения меньше 0,8.
Хрупкость – свойство твердых тел разрушаться при механических воздействиях без значительной пластической деформации. Хрупкость присуща не только кристаллическим, но и стеклообразным и даже полимерным материалам, условно характеризуется «мерой хрупкости» , которая выражается отношением упругой деформациик предельной:
. (24)
На хрупкое состояние материала влияют в основном два внешних фактора: температурный и механический. Многие материалы при понижении температуры резко снижают свои пластические свойства, например битумные материалы (нефтяные битумы при температуре ниже 20 о С теряют пластичность и разрушаются хрупко), полимеры, металлы и др.
Эластичность (гибкость, тягучесть) – способность материала или изделия испытывать значительные упругие (обратимые) деформации без разрушения при сравнительно небольших усилиях (каучуки, резина, некоторые полимеры – эластомеры).
Упругие деформации эластомеров достигают 100% и более.
Твердость – свойство материала сопротивляться упругой и пластической деформации при вдавливании в него стандартного тела (более твердого) в условиях неравномерного сжатия.
Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого боле твердого тела.
Твердость – структурная характеристика материала и не всегда зависит от прочности материала. Для определения твердости существует несколько методов.
Твердость древесины, бетона, металлов и сплавов определяют, вдавливая в образцы стальной шарик. О величине твердости судят по глубине вдавливания шарика или по диаметру полученного отпечатка. Твердость природных материалов определяют по шкале твердости (метод Мооса), в которой десять специально подобранных минералов расположены в такой последовательности, когда следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину), на предыдущем, а сам не прочерчивается.
Гипс (CaSO4·2H2O) — чертится ногтем
Кальцит (CaCO3) — легко чертится стальным ножом
Плавиковый шпат (CaF2) — чертится стальным ножом под
Апатит (Ca5[PO4]3F — чертится стальным ножом под
Источник: studfile.net
Статья, которая поможет вам понять механические свойства материалов: прочность, твердость, вязкость, хрупкость .
В строительной инженерии, когда мы выбираем правильный материал для проекта или продукта, очень важно выбрать именно этот материал, а не этот материал, основываясь на механических свойствах материала в качестве основы, эта статья поможет вам понять основные механические свойства материалов: прочность, твердость, вязкость, хрупкость…
★ Базовый Cоднажды
Изучение знаний начинается с концепций, которые представляют собой наименьшие единицы знания. Понимание чего-либо, предмета, требует понимания многих основных понятий. Следовательно, чтобы узнать о механических свойствах материалов, нам необходимо сначала понять соответствующую основную концепцию и то, что она выражает. С этой отправной точкой дальнейшее будет намного проще.
| Нет. | Свойства | Определение |
| 1 | Силы | Способность материала противостоять повреждениям под действием внешней силы. |
| 2 | Твердость | Способность материала противостоять локальной пластической деформации. Способность материала противостоять царапинам, порезам, истиранию, вдавливанию или проникновению. |
| 3 | неподвижность | Жесткость относится к способности материала или компонента противостоять деформации под действием напряжения, что отражает сложность упругой деформации, а также силу, необходимую для смещения единицы. |
| 4 | Трансформируемость | Гибкость, также известная как коэффициент гибкости, обозначается как λ, что относится к размеру деформации вдоль вертикальной оси компонента при осевом напряжении. Это величина, обратная жесткости. |
| 5 | Усталость | Усталостное повреждение относится к явлению разрушения материала под действием напряжения, которое намного ниже предела прочности или даже предела текучести материала. |
| 6 | Прочность | Вязкость, указывающая на способность материала поглощать энергию во время пластической деформации и разрушения. |
| 7 | Хрупкость | Хрупкость относится к свойству, при котором материал разрушается под действием внешней силы (например, при растяжении и т. Д.) С небольшой деформацией. |
| 8 | эластичность | Под эластичностью понимается свойство, при котором объект может восстанавливать свой первоначальный размер и форму после деформации, что выражается модулем упругости E. |
| 9 | пластичность | Пластичность — это способность объекта деформироваться. Когда внешняя сила мала, объект подвергается упругой деформации, когда внешняя сила превышает определенное значение, объект производит безвозвратную деформацию, которая называется пластической деформацией. |
| 10 | тягучесть | Пластичность относится к способности материала или компонента продолжать нести после достижения состояния повреждения, пока не достигнет своей предельной грузоподъемности. Это способность сохранять деформацию при определенной грузоподъемности. |
★ Основные характеристики
Чтобы лучше понять эти механические свойства, я выбрал 10 обычных сцен из повседневной работы или жизни в качестве справочных, чтобы дополнительно описать их основные характеристики, передать их своим друзьям, чтобы они учились друг у друга.
Прочность: материал должен выдерживать силы, приложенные в сценарии применения, без изгиба, разрушения, разрушения или деформации.
Твердость: более твердые материалы, как правило, более устойчивы к царапинам, долговечны и устойчивы к разрывам и вмятинам.
Жесткость: материал с хорошей жесткостью менее подвержен деформации.
Гибкость: большая степень гибкости приводит к большей деформации и ухудшению устойчивости компонента.
Усталость: материал с высокой утомляемостью имеет хорошее качество и служит дольше.
Прочность: сопротивление материала растяжению и ударам, чем выше ударная вязкость, тем меньше вероятность хрупкого разрушения.
Хрупкость: в отличие от прочности, чем выше хрупкость, материал будет поврежден при очень небольшой деформации.
Эластичность: способность материала поглощать силу, изгибаться в разных направлениях и возвращаться в исходное состояние.
Пластичность: по сравнению с эластичностью, чем лучше пластичность, деформация материала сохранит форму после деформации.
Пластичность: способность подвергаться напряжению и деформации в направлении длины. Для сейсмических конструкций следует использовать материалы с хорошей пластичностью.
★ Связи и различия
После понимания основных концепций и характеристик еще более важно понять связи и различия между ними, чтобы получить глубокое понимание свойств материалов или компонентов и лучше применять их в практической производственной жизни.
Во-первых, особенности разных материалов разные. В целом, в материаловедении твердость керамики высока, прочность металла высока, пластичность полимера хорошая и так далее, потому что они имеют различную структуру материала (от микроскопической до мезоскопической) и разные химические связи, и в этой статье есть о чем поговорить. что. Вы можете видеть, что сказано в Основы материаловедения, о котором очень подробно написано.
1 Взаимосвязь между прочностью и пластичностью
Прочность относится к максимальной силе, которую может выдержать материал. Пластичность — это процент материала, который можно максимально деформировать. Например, если стальной стержень может выдерживать максимальную силу 100 МПа, то есть его прочность составляет 100 МПа, а если под действием силы 100 МПа он деформируется на 20% и ломается, то его пластичность составляет 20%.
В промышленности типичная ситуация, когда требуется высокая прочность и высокая пластичность, возникает в конструктивных элементах автомобиля. С одной стороны, мы хотим, чтобы он мог выдерживать большее количество сил, а с другой стороны, мы хотим, чтобы структурные компоненты могли в значительной степени деформироваться в случае столкновения, чтобы они могли поглощать энергию и защитить пассажиров.
Например, мы хотим, чтобы структурный компонент мог выдерживать давление 2,000 МПа и в то же время деформироваться до 60% без разрушения. (Поглощенная энергия = сила, действующая на элемент конструкции x степень деформации элемента конструкции). Фактически, это прочность. Вязкость — это количество энергии, поглощаемой материалом во время деформации, и обычно она представлена интегралом под кривой на графике. Тест на растяжку диаграмма, т.е. площадь, как показано ниже.
Вообще говоря, прочность и пластичность материала нельзя встретить одновременно, они как две стороны одной медали: увеличение прочности обычно ведет к снижению пластичности. Исследования показали, что пластическая деформация металлических материалов обычно достигается за счет дислокационного скольжения. Во время наклепа металл пластически деформируется, зерна проскальзывают, а дислокации запутываются, в результате чего зерна растягиваются, ломаются и фибриллируются, предотвращая дальнейшую деформацию и последующее разрушение и разрушение.
2 Эластичность и пластичность относительны
Упругость проста, после снятия внешних сил деформация полностью восстанавливается; пластичность означает, что материал имеет пластическую деформацию, после снятия внешних сил деформация не может быть полностью восстановлена, есть остаточная пластическая деформация. Например, показатель удлинения используется для оценки пластичности стали. После снятия стального образца упругая деформация восстанавливается, а остаточная пластическая деформация восстанавливается, поэтому удлинение можно использовать для оценки способности стали к пластической деформации.
3 Жесткость, пластичность и пластичность
Во-первых, все три понятия измеряют степень деформации. Жесткость — это величина нагрузки / смещения в упругой фазе, которая является EI, мерой мягкости и жесткости. Пластичность и пластичность — это деформации в неупругой фазе, коэффициент пластичности можно рассчитать количественно, а пластичность — это качественное понятие.
4 Прочность = прочность + пластичность
Под ударной вязкостью понимается энергия, поглощаемая материалом от силы до разрушения. Чем больше энергии потребляется для разрушения материала, тем выше ударная вязкость. Потребление энергии означает, что работа должна выполняться с материалом вне системы, что затем указывает на наличие силы и смещения (деформации). Способность выдерживать напряжение характеризуется прочностью, а способность к деформации — пластичностью. Таким образом, пластичный материал обладает хорошей пластичностью.
Источник: www.testextextile.com