Свойства строительных материалов, чугуна и стали
Контрольная работа - Разное
Другие контрольные работы по предмету Разное
1.Механические свойства строительных материалов: твердость материалов, методы определения твердости, шкала Мооса
Твердость - свойство материала сопротивляться местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела.
Твердость минералов оценивают шкалой Мооса, представленной десятью минералами, из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие. Эта шкала включает минералы в порядке возрастающей твердости от 1 до 10:
.Тальк 3MgO 4SiO2 H2 O - легко царапается ногтем.
.Гипс CaSO4 2H2 O - царапается ногтем.
.Кальцит CаCO3 - легко царапается стальным ножом.
.Флюорит (плавиковый шпат) CaF2 - царапается стальным ножом под небольшим нажимом.
.Апатит Ca(PO4 )3 F - царапается ножом под сильным нажимом.
.Ортоклаз K2 O Al2 O3 6SiO2 - царапает стекло.
.Кварц SiO2 -
.Топаз Al2 (SiO4)(F,OH)2
9.Корунд Al2 O3
.Алмаз C
Твердость древесины, металлов, бетона и некоторых других строительных материалов определяют, вдавливая в них стальной шарик или твердый наконечник (в виде конуса или пирамиды). В результате испытания вычисляют число твердости
НВ = Р / F
F - площадь поверхности отпечатка.
От твердости материалов зависит их истираемость: чем выше твердость, тем меньше истираемость.
Истираемость оценивают потерей первоначальной массы образца материала, отнесенной к площади поверхности истирания F
И = (m1 - m2) / F,
m1 и m2 - масса образца до и после истирания.
Сопротивление материала истиранию определяют пользуясь стандартными методами: кругом истирания и абразивами (кварцевым песком или наждаком). Это свойство важно для эксплуатации дорог, полов, ступеней лестниц и т. п.
Износом называют свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов. Износ определяют на образцах материалов, которые испытывают во вращающемся барабане со стальными шарами или без них. Показателем износа является потеря массы пробы материала в результате проведенного испытания (% к первоначальной массе):
Из = (m1 - m2)/m1) 100%.
2.Деформативные свойства
Основными деформативными свойствами строительного материала являются: упругость, пластичность, хрупкость, модуль Юнга (модуль упругости), коэффициент Пуассона, модуль сдвига, объемный модуль упругости (модуль всестороннего сжатия), предельные деформации (растяжения, сжатия), ползучесть. Другие характеристики могут определяться для специальных условий нагрузки.
Упругостью твердого тела называют его свойство деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее принято называть обратимой.
Пластичностью твердого тела, называют его свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, причем после прекращения действий силы тело не может самопроизвольно восстановить свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластической деформацией. Пластическую, или остаточную деформацию называют необратимой.
Хрупкость - свойство твердых тел разрушаться при механических воздействиях без значительной пластической деформации (свойство, противоположное пластичности.
Модуль упругости Е (модуль Юнга) связывает упругую деформацию ? и одноосное напряжение ? соотношением, выражающем закон Гука:
? = ? / Е,
Модуль упругости представляет собой меру жесткости материала. Механические свойства материала характеризуются диаграммой деформации, построенной в координатах ?(?).
Модуль упругости определяется тангенсом угла наклона производной к оси деформации. Диаграммы деформации позволяют определить модуль упругости и установить его изменение в зависимости от уровня напряженного состояния.
Модуль Юнга Е связан с другими упругими его характеристиками посредством коэффициента Пуассона. Одноосное растяжение ?z вызовет удлинение по этой оси +?z и сжатие по боковым осям -?x и -?y, которые у изотропных материалов равны между собой.
Коэффициент Пуассона, или коэффициент поперечного сжатия, ? равен отношению:
? = -?x / ?y/
Если бы объем материала при одноосном упругом нагружении оставался постоянным, то наибольшее теоретическое значение ? = 0,5. Значения коэффициента Пуассона реальных материалов сильно отличаются от теоретических значений. Так для бетона 0,17 - 0,2; полиэтилена 0,4.
Объемный модуль упругости, или модуль всестороннего сжатия (растяжения), К связан с Е следующим соотношением:
К = Е / 3(1 - 2?).
Модуль сдвига связан с модулем Юнга:
G = Е / 2(1 + ?).
Поскольку ? = 0,2 - 0,3 , G составляет 35 - 42№Е. Можно получить:
G = 3К(1 - 2?) / 2(1 + ?).
Экспериментально определив модуль Юнга и коэффициент Пуассона, можно вычислить модуль сдвига и объемный модуль упругости, приведенными формулами.
3. Дать характеристику чугуна как конструкционного материала. Описать состав, применение и марки чугунов: серого, высокопрочного, белого, ковкого - и влияние химического состава на свойства чугунов
Сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, называется чугуном.
Чугуны являются как конструкционным материалом, так и промежуточным продуктом при производстве стали.
Сво