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玻璃钢的基本性能——力学性能
玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其它材料无法相比的。
这里，我们要提一下强度的概念。强度通常是指单位面积所能承受的最大荷载，超过这个荷载，材料就
破坏了。强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。例如说聚酯玻璃钢抗拉强度290MPa ，是指每平方厘米截面可承受2900Kg 的拉力。
玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度（浇铸体密度 1.27左右）以及玻璃纤维的高抗伸强度
（普通钢材的 5 倍以上）。玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。从高树脂含量的玻璃毡制品
到低树脂含量的玻璃钢缠绕制品（密度 2.2 ），玻璃钢的密度只有普碳钢的1/4-1/5，比铝还轻1/3 左右。玻璃经高温熔融、快速拉成细丝时，由于比表面积增大，玻璃纤维内部及表面就难以存在大缺陷，所以
玻璃纤维的强度就非常高，常用的是无碱铝硼硅酸盐纤维，其一般性能如表下所示。
性能：密度（g/cm3）
性能数据： 2.53-2.55
性能：折射率（ 25℃）
折射率（ 25℃）
性能数据： 1.454-1.549
性能：拉伸强度（MPa)）
性能数据： 100-300
性能：介电常数
102 赫兹
性能数据：赫兹
性能：拉伸弹性模量（MPa）
性能数据： 7000
性能：介电常数
106赫兹
性能数据： 6.32
性能：断裂时的伸长率（%）
性能数据： 1.5-4
性能：介电常数
1010 赫兹
性能数据： 6.11
性能性能数据性能性能数据
泊松比（块玻璃） 0.22 正切损失 102 赫兹 0.0042
线膨胀系数℃ -1 4.8*10-4正切损失1010赫兹0.006
比热〔 KJ/(Kg/.K) 〕
0.80
体积电阻（Ω· 体积电阻（Ω·cm）cm）
1011-1013
导热系数〔 W/m·K ）〕1.0
声速ｍ／ｓ
声速ｍ／ｓ
5500
软化温度（℃） 850
玻璃钢中常用的玻璃纤维直径是８－１３μｍ。近年来各国所用的玻璃纤维趋向于向粗直径发展，通用的是１３～18μｍ，采用池窑拉丝。采用粗直径纤维既不影响玻璃钢的性能，纤维的产量又可以大幅度提高（因为产量和直径成平方关系）。也有采用直径２０μｍ以上的玻璃纤维。玻璃钢所用的玻璃纤维一般是把单丝并成线或粗纱，或进一步制成织物及做成毡来使用。从下表所得的各种纤维强度比较来看，玻璃纤维的强度是相当高的。
性能：拉伸强度 MPa
羊毛：-
棉纱：34.54
亚麻：35
尼龙：30-60
生丝：44
玻纤：100-300
钢： 50-200
性能：延伸率 %
羊毛：24-28
棉纱：6-12
亚麻： -
尼龙：15-40
生丝：15-86
玻纤： 2.5-4
钢：-
玻璃纤维可按三种方向排列 :
（一）单向纤维增强的玻璃钢
这一类玻璃钢，玻璃纤维定向排列在一个方向，它是用连续纱或单丝片铺层的。在纤维方向上，有很高
的弹性模量和强度，其纤维方向的强度可高达１０００ＭＰａ，但在垂直纤维方向上，其强度很低。只有严格
的单向受力情况下，才使用这类玻璃钢。其纤维体积含量可以高达６０％．（二）双向纤维增强的玻璃
钢
这类玻璃钢是用双向织物铺展的，其玻璃纤维体积含量可达５０％。在两个正交的纤维方向上，有较高
的强度。它适用于矩形的平板或薄壳结构物。
（三）准各向同性玻璃钢
这类玻璃钢是用短切纤维毡或模塑料制成的，制品中各向强度基本接近，纤维体积含量一般小于３０％，
适用于强度、刚度要求不高或荷载不很清楚而只能要求各向同性的产品。在玻璃钢／复合材料中，力学性能在相当大的程度上取决于增强材料，有人把它比做是材料的筋骨。古代增强材料主要是麻和棉纤维
以及丝绸类。到了４０年代，玻璃纤维开始占增强材料的绝大多数。在此后相当长一段时期里，用玻璃纤维作增强材料的复合材料（即玻璃钢）仍然占主要地位、但随着工业的发展，不同的时期相继出现了新的材料，在５０年代研制了高模量碳纤维、硼纤维。６０年代，又改变了玻璃成分，研究了Ｓ及Ｒ型高强玻璃纤维。到了
７０年代，先后又开发了凯芙拉纤维等。见表下所示。增强材料多品种的开发，为
复合材料的应用开辟了新的领域和广阔的途径。纤维种类： A—玻璃纤维
密度： 2.45
拉伸强度极限 GPa： 3.1
拉伸膜量 GPa：72
比拉伸强度 GPa ： 1.26
比膜量 GPa ：29
纤维种类： E—玻璃纤维
密度： 2.56
拉伸强度极限 GPa： 3.6
拉伸膜量 GPa：76
比拉伸强度 GPa ： 1.40
比膜量 GPa ：29
纤维种类： R—玻璃纤维
密度： 2.58
拉伸强度极限 GPa： 4.4
拉伸膜量 GPa：85
比拉伸强度 GPa ： 1.70
比膜量 GPa ：33
纤维种类： S—玻璃纤维
密度： 2.49
拉伸强度极限 GPa： 4.9
拉伸膜量 GPa：86
比拉伸强度 GPa ： 1.8
比膜量 GPa ：34
纤维种类： I 型高模量碳纤维
密度： 1.87
拉伸强度极限 GPa： 2.1
拉伸膜量 GPa：330
比拉伸强度 GPa ： 1.12
比膜量 GPa ：176
纤维种类： II 型高强度碳纤维
密度： 1.76
拉伸强度极限 GPa： 2.6
拉伸膜量 GPa：235
比拉伸强度 GPa ： 1.48
比膜量 GPa ：133
纤维种类：聚芳香酰胺纤维kevlar-29
密度： 1.44
拉伸强度极限 GPa： 2.76
拉伸膜量 GPa：58
比拉伸强度GPa ： 1.92
比膜量 GPa：10
纤维种类：聚芳香酰胺纤维 kevlar-29
密度： 1.45
拉伸强度极限 GPa： 2.94
拉伸膜量 GPa：130
比拉伸强度GPa ： 2.03
比膜量 GPa：90
纤维种类：剑麻
密度： 1.3
拉伸强度极限 GPa：0.8
拉伸膜量 GPa：-
比拉伸强度GPa ：0.61
比膜量 GPa：-
纤维种类：硼纤维
密度： 2.62
拉伸强度极限 GPa： 3.4
拉伸膜量 GPa：344
比拉伸强度GPa ： 1.30
比膜量 GPa：130
纤维种类：碳化硅纤维
密度： 2.55
拉伸强度极限 GPa： 3.0
拉伸膜量 GPa：2000
比拉伸强度GPa ：
比膜量 GPa ：
玻璃钢 !复合材料的力学性能具有明显的方向性，这是与金属材料不同的。金属材料，不论在任何方向，强度和弹性模量几乎完全相同。而对于木材、玻璃钢等，沿纤维方向的强度和弹性模量就比垂直于纤维方向上的要高得多。象金属那样强度不随方向变化而变化的材料称为各向同性材料，而象玻璃钢、木材、钢筋混凝土等，它们的强度随方向不同而变化，称它们是各向异性材料。玻璃钢等人造的复合材料还可
以人为地变化纤维方向和数量来达到某种特定的强度要求。例如，我们采用１：１玻璃布（指经向纤维
和纬向纤维量为１：１）制造的玻璃钢，其经向和纬向强度几乎是相等的。但在其它方向上强度则较低，如在４５℃ 方向上强度比经、纬向强度１／２还要低．见下表：
性能
0℃ 15℃ 30℃ 45℃ 60℃ 75℃ 90℃
拉伸强度MPa 比例极限 178 84 50 45 50 80 160
拉伸强度MPa 破坏强度269 210 173 158 163 194 263
拉伸弹性模量（ GPa） 16.7 13.3 11.1 10 11.1 12.5 15.2
伸长率 % 1.6 2.5 4.8 4.8 4.5 2.6 1.9
如果我们采用经向和纬向纤维量为$# " 的玻璃布制成环氧玻璃钢，它们经向和纬向纤维量差别较大，因此在这两
个方向上的拉伸、压缩、扭转强度都大不相同，如下表所列。
性能
拉伸拉伸压缩压缩扭转扭转
性能
经向
纬向
经向
纬向
经向
纬向
极限强度MPa
373
142.4
310
230
67
43
弹性模量MPa
26
12
24
13
2.9
2.9
泊松比0.20 0.10 0.24 0.12
强度的概念前面已经讲过，它是指材料破坏时，物体内的最大应力值，按照受力情况可分为拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等。
如图下图所示矩形杆的受力状态称为拉伸。此时我们取拉伸荷载等于Ｐ，杆的横断面积为Ｆ，那么拉伸
应力就等于σ＝Ｐ／Ｆ
如果杆件在拉伸到破坏时的荷载（称为最大荷载或极限荷载）为ＰＢ，则材料的极限强度，即拉伸强度
σＢ等于
σＢ＝ＰＢ／Ｆ
超过极限强度杆件就要破坏，所以又称它为破坏强度。
材料在初始受力时，有一段时间内它的应力σ与其应变（受拉伸长变形与原长度之比）成正比，我们称它
为弹性阶段。弹性阶段的最大应力值，称为比例极限。材料在比例极限内是不会破坏的。所以，也常称之为
设计强度。
在弹性阶段，应力!和应变 "成正比，变成等式后加进一个常数 !，就是弹性模数，是常数值，它只与材料有关：
σ＝ＥＳ（２－３）
不同的材料，当应力σ一定时，弹性模量Ｅ大，应变ε就小；弹性模量Ｅ小，应变就ε大。这说明常数Ｅ是反映材料抵抗变形能力大小的参数。若把截面积Ｆ的大小也考虑在内，那么ＥＦ又称为抗拉刚度。
用刚度概念来具体说明该构件抵抗抗伸变形的能力就更全面了。
当图２－２构件上作用的是与它相反方向荷载时。这时构件就受压缩，见图２－３所示。
构件受压缩时也有应力、应变、强度、弹性模量、刚度等，其定义和拉伸时一样，只是荷载方向相反而
已。
值得注意的是人们常常有一种误解，认为资料中所列举的强度数据就是实际构件的强度数据。其实这两
者截然不同，差异较大。例如手糊聚酯玻璃钢板，小试件抗伸强度可达２００－２５０ＭＰａ，而在同
样原材料的３ｍ＊９ｍ的大型构件上取下一块试样，它的抗伸强度只有１００ＭＰａ。这是因为两者的
制造操作条件不同，大块板工艺条件不如小试件那样理想。因此，在采用各类资料、书籍所给出的强度
数据时，一定要注意你所设计的构件工艺制造条件和一般小试件之间的差异，否则将会出现问题。
此外，还要注意玻璃钢 / 复合材料层间强度和弹性模量低的特点。层间是薄弱环节，因为层间没有增强纤维，所以它的层间剪切和层间抗伸强度都较低，充其量也只是树脂本身的强度。这个特点告诫人们在
设计和制造玻璃钢制品时，除工艺制造时尽量使布层间粘牢外，设计上应使层间应力降到最低，防止层间破坏情况出现。例如，３０６＃聚酯玻璃钢的层间剪切强度只有８．９－２６ＭＰａ，层间抗伸强度
还要低些。
玻璃钢的弹性模量比木材大２倍，但比一般结构钢小１０倍。因此，在玻璃钢结构中，常感刚性不足，
会出现较大的变形。为了改善这一缺点，可采用夹层结构，亦可通过应用高模量纤维或中空纤维等来解决。可以看成：ＥＲＰ刚性＞优质木材≈竹材
玻璃钢梯子间主要性能介绍
玻璃钢梯子间主要性能介绍 玻璃钢梯子间主要性能介绍：玻璃钢梯子间用钢和玻璃钢复合材料加工制作，玻璃钢外覆材料、钢材等按矿井使用设计要求制造而成的，安装于立井井筒内，供井筒检修或人员紧急上井所用的工程系列产品，具有阻燃、抗静电、耐腐蚀等特点，是现代化矿井首选使用产品。 玻璃钢梯子间经过强度、钢度、抗疲劳、耐腐、耐磨、耐冲击等各项机械性能和物理性能检测及现场测试，证明玻璃钢梯子间具有质量轻，耐腐蚀、耐磨损、强度高、使用寿命长（30年以上）、平直度好、阻燃、抗静电等一系列优点。目前国内外新建矿井已全面推广使用，由于该产品的特点优越，并具有为矿井永久性服务的超长使用年限，因此是现代矿井建设中使用的最佳产品。 玻璃钢梯子间主要由梯子、平台、网板及其附件组成，根据其安装形式分为：托架式、梯子间每层有一架梁，梁由固定在井壁上的托架固定，梯子间由梁来固定。 吊挂式：梯子间每层都有通过锚杆固定在井壁上的拉钩支撑，这种结构优点是轻便，安装简单，适用于大、小型矿井井筒。 玻璃钢梯子间：踩杆采用高强度玻璃钢材，表面具有防滑条纹，睬杆与直杆的连接采用特殊的铆接工艺。玻璃钢梯子由上下节梯组合，借助升降钩、滑轮组及拉绳使上节梯升降自如，梯子梯顶端配有挂钩，使用安全可靠，安全稳固；管状踏板，稳固防滑。 编号型号总长（m） HY074-01 JR-1 1.5 HY074-02 JR-2 2
HY074-03 JR-3 3 HY074-04 JR-4 长度可定做 玻璃钢梯子间主要技术参数 1、玻璃钢材料密度≥1.95g/cm3 2、玻璃钢材料的吸水率 350Mpa 4、材料表面硬度 50（巴氏） 5、玻璃钢材料表面耐压 >;12kv(r.m.s) 6、设计负载 >;880（牛） （一）玻璃钢梯子间外观、装配 1．观观：梯各部件外形不得有尖锐棱角，应倒圆弧。 2．装配：应符合YB3205之规定 （二）玻璃钢梯子间一般要求 1．原材料应预选检验 2．玻璃钢材料制件应做表面阳极氧化处理，轴类钢制件表面应有防护镀层；绝缘层压类材料制件加工表面应用绝缘漆进行处理。 3．金属部件表面粗糙度应≤6.3 各部件加工表面应规则、平整。绝缘部件表面应光滑、无气泡、皱纹或开裂，无明显的擦伤和过热痕迹，颜色应为本色（从浅黄绿到棕色） （三）工频耐压试验 1．450KV/1.8m，1min 试验过程中应无击穿及其它异常发生。
常用材料力学性能.
常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800
7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢
高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT
MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃
玻璃钢基本性能
玻璃钢基本性能 概述 玻璃钢是一种用途广泛的纤维复合材料，是以玻璃纤维为增强材料，以合成树脂为基体复合而成的新型工程材料． 玻璃钢的基本性能十分复杂．不同的玻璃纤维和不同的合成树脂所组成的玻璃钢的性能是不相同的，即使采用同一牌号的玻璃纤维和同一牌号的树脂，只要其间的配比不同，其性能(包括力学、物理、化学方面的性能和静态、动态方面的性能)就不会相同．充分了解玻璃钢的基本性能，才能合理地进行玻璃钢结构设计，用其所长，避其所短．玻璃钢的基本力学性能(包括静态和动态的力学性能)是进行玻璃钢结构设计的重要依据．静态力学性能一般是指玻璃钢在某一初始阶段的力学性能，其中最重要的是强度和弹性性能，动态力学性能与时间有关，例如蠕变、疲劳等是玻璃钢材料随着时间延续，在持久载荷或交变载荷作用下所反映出来的特性；冲击性能则是材料在极短的时间内承受载荷的特性．一般玻璃钢工程结构设计大都是选用静态力学性能参数进行设计．但如果不考虑动态力学性能的影响，很可能十分危险．在选用静态力学性能参数的同时，必须充分考虑动态力学性能对实际结构的影响，选择合适的安全系数． 玻璃钢的主要力学性能大致有如下特点： (1)强度和弹性性能的可设计性．因玻璃钢是由玻璃纤维和合成树脂组成的，所以人们可以通过改变这两个组分材料的配比，和改变玻璃纤维的分布方向，在一定范围内获得不同强度和弹性性能的玻璃钢．例如，对于单向受结构，可以采用单向铺层方式，即可将单向玻璃布或玻璃纤维沿受力方向铺设．这种单向铺层方式能够在纤维方向获得很高的强度，而在垂直于纤维方向，则没有多余的强度储备．又如，对于双向受力的结构；可以采用双向铺层和多向铺层方式，并根据双向受力的大小，采用不同双向纤维量分布．对不同方向选用适当的纤维用量，不仅可以使玻璃钢在不同方向具有不同的强度值，也可以使其具有不同的弹性模量． 上述特点所表现出来的强度和弹性的可设计性，使得从事结构设计的研究者也同时参与到材料的设计中去了，这对于结构设计是十分重要的． (2)各向异性性能，玻璃钢在不同方向上具有不同的力学性能，因此是一种各向异性材料． 玻璃钢是由若干个单层板层合起来，构成一个多层的层合板(壳)结构．每一个单层板在
玻璃钢管道技术性能说明书
玻璃钢管道技术性能说明 一、玻璃钢管的特点 玻璃钢管是一种轻质，高强，耐 腐蚀的非金属管道。它是将有树脂基体 的玻璃纤维按工艺要求逐层缠绕到旋 转的芯模上。其管壁结构合理先进，能 充分发挥材料的作用，在满足使用强度 的前提下，提高了刚度，保证了产品的 稳定性和可靠性。以其优异的耐化学腐蚀，轻质高强度，不结垢，抗震性强，与普通钢管及铸铁管比较使用寿命长，综合造价低，安装快捷，安全可靠等优点，被用户所接受。玻璃钢管道应用领域涉及石油，化工，给排水等行业，近年来，我国玻璃钢管道生产发展很快，数量逐年上升，应用围及部门也越来越广。 具体特点如下： a)玻璃钢管材具有优良的物理性能，它的比重为 1.8-2.2，约为钢管的1/5-1/4，比钢、铸铁或塑料的强度高， 玻璃钢管道的重量一般不大于同规格 钢管的1/3，物理力学性能优良，此外， 玻璃钢管的膨胀系数与钢管的大体相 当，热传导系数只有钢管的0.5‰，具 有很好的热、电的绝缘性能。 b)耐化学腐蚀、抗老化、使用寿 命长，使用寿命长达50年以上。适合输送自来水、污水、各种酸、碱、盐及有机溶剂等不同介质。
c)水力特性是玻璃钢管道的重要特征之一。水力特性优异意味着流体压头损失小，可以选用较小管径或功率较小的输送泵，从而减少管线工程初期投资、节省电能、降低运行成本。玻璃钢表面相当光滑，管及管件表面无裂纹管及管件没有妨碍使用的凹凸不平的缺陷。一般表面粗糙率≤0.009，几乎可以认为是“水力学光滑管”，在运行中，钢管、铸铁管、水泥管等的表面，经常发生局部腐蚀，变得越来越粗糙，而玻璃钢始终保持着新生管的表面光滑状态。 d)安装、维护费用低，一般来说，玻璃钢管道埋地不需要特殊的防腐处理；保温层可以减薄，甚至不另做保温处理；管道比较轻，吊装设备吨位小，功率消耗少，玻璃钢管长度比水泥管及铸铁管长，接头相对减少，这些都会降低安装和 维护费用。 e)设计灵活性大，改型周期短。玻璃钢是将浸有树脂基体的纤维增加材料，按照特定工艺条件逐层缠绕到芯模上并进行适当固化而制成的，管壁是一种层状结构，可以通过改变树脂系统或采用不同的增强材料来调整玻璃钢管的各项物理和化学性能，以适应不同介质和工作条件制成不同压力等级或具有某种特殊性能的玻璃钢管。改型周期短，是纤维缠绕复合材料的显著特点，各向同性的金属管材无法与其相比。 二、标准和规规程 1、《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GB/T21238-2007 2、《埋地给水排水玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管管道工程施工程序及
材料力学性能复习资料全
一、说明下列力学性能指标的意义 1) P σ 比例极限 2) e σ 弹性极限 3) b σ抗拉强度 4) s τ扭转屈服强度 5) bb σ抗弯强度 6) HBW 压头为硬质合金球时的布氏硬度 7) HK 显微努氏硬度 8) HRC 压头为顶角120金刚石圆锥体、总试验力为1500N 的洛氏硬度 9) KV A 冲击韧性 10) K IC 平面应变断裂韧性 11) R σ应力比为R 下的疲劳极限 12) K th 疲劳裂纹扩展的门槛值 13) ISCC K 应力腐蚀破裂的临界应力强度因子 14) /T t εσ给定温度T 下，规定试验时间t 产生一定的蠕变伸长率δ的蠕变极限 15) T t σ给定温度T 下，规定试验时间t 发生断裂的持久极限 二、单向选择题 1）在缺口试样的冲击实验中，缺口越尖锐，试样的冲击韧性（ b ）。 a) 越大； b) 越小；c ) 不变；d) 无规律 2）包申格效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限（ b ）的现象。 a) 升高 ；b) 降低 ；c) 不变；d) 无规律可循 3）为使材料获得较高的韧性，对材料的强度和塑性需要（ c ）的组合。 a) 高强度、低塑性 ；b) 高塑性、低强度 ；c) 中等强度、中等塑性；d) 低强度、低塑性 4）下述断口哪一种是延性断口（d ）。 a) 穿晶断口；b) 沿晶断口；c) 河流花样 ；d) 韧窝断口 5) 5）HRC 是（ d ）的一种表示方法。 a) 维氏硬度；b) 努氏硬度；c) 肖氏硬度；d) 洛氏硬度 6）I 型（开型）裂纹的外加应力与裂纹面（b ）；而II 型（滑开型）裂纹的外加应力与裂
玻璃钢
玻璃钢 玻璃钢（FRP）亦称作GFRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢，注意与钢化玻璃区别开来。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬，不导电，性能稳定.机械强度高，回 收利用少，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。 玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维（或晶须）的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。 中文名玻璃钢外文名GFRP称谓玻璃纤维增强塑料俗称FRP 原理 复合材料的概念是指一种材料不能满足使 用要求，需要由两种或两种以上的材料复合在一起，组成另一种能满足人们要求的材料，即复合材料。例如，单一种玻璃纤维，虽然强度很高，但纤维间是松散的，只能承受拉力，不能承受弯曲、剪切和压应力，还不易做成固定的几何形状，是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起，可以做成各种具有固定形状的坚硬制品，既能承受拉应力，又可承受弯曲、压缩和剪切应力。这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。由于其强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能，象玻璃那样，历史上形成了这个通俗易懂的名称“玻 璃钢”，这个名词是由原国家建筑材料工业部部长赖际发同志于1958 年提出的，由建材系 统扩至全国。玻璃钢的含义就是指玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料，国外称玻璃纤维增强塑料。随着我国玻璃钢事业的发展，作为塑料基的增强材料，已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等，无疑地，这些新型纤维制成的增强塑料，是一些高性能的纤维增强复合材料，再用玻璃钢这个俗称就无法概括了。考虑到历史的由来和发展，通常采用玻璃钢复合材料，这样一个名称就较全面了。 分类 玻璃钢产品分类：
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材料力学性能课后习题答案第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 脆性：指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 2、说明下列力学性能指标的意义。
答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 P15 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 2、现有45、40Cr 、35 CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你选择哪种材料作为机床起身，为什么？ 选灰铸铁，因为其含碳量搞，有良好的吸震减震作用，并且机床床身一般结构简单，对精度要求不高，使用灰铸铁可降低成本，提高生产效率。 5、多晶体金属产生明显屈服的条件，并解释bcc 金属及其合金与fcc 金属及其合金屈服行为不同的原因。 答：多晶体金属产生明显屈服的条件：1）材料变形前可动位错密度小，或虽有大量位错但被钉扎住，如钢中的位错为间隙原子、杂质原子或第二相质点所钉扎。2）随塑性变形的发生，位错能快速增殖；3）位错运动速率与外加应力之间有强烈依存关系。 金属材料塑性变形的应变速率与位错密度、位错运动速率和柏氏矢量成正比，而位错运动速率又决定于外加应力的滑移分切应力。（v b ρε=?，m v '=)(0 ττ） 塑性变形初始阶段，由于可动位错密度少，为了维持高的应变速率，必须增大位错运动速率。而要提高位错运动速率必须要有高的应力，这对应着上屈服点。一旦塑性变形产生，位错大量增殖，位错运动速率下降，相应的应力随之下降，从而产生了屈服现象。 对于bcc 金属及其合金，位错运动速率应力敏感指数m ’低，即位错运动速率变化所需应力变化大，屈服现象明显。而fcc 金属及其合金，其位错运动速率应力敏感指数高，屈服现象不明显。 6、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 答：随含碳量的增加，屈服现象越来越不明显。这是由于随含碳量高，其组织中渗碳体含量增多，对基体起强化作用，使得材料屈服强度很高，塑性降低。
玻璃钢的基本性能物理性能
玻璃钢具有密度小，良好的介电绝缘性能和良好的隔热性能以及吸水性、热膨胀性能等。 一、密度: 玻璃钢密度介于1.5～2.0之间，只有普通碳钢的1/4～1/5,比轻金属铝还要轻1/3左右，而机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。例如某些环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400MPa 以上。按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。
玻璃钢与几种金属的密度、抗伸强度和比强度比较见表2-6所示. 材料名密度 拉伸强度（MPa ） 比强度 高级合金钢 8.0 1280 160 A3钢 7.85 400 50 L Y12铝合金 2.8 420 160 铸铁 7.4 240 32 环氧玻璃钢 1.73 500 280 聚酯玻璃钢 1.8 290 160 酚醛玻璃钢 1.8 290
160 ＊比强度：即单位密度下的拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其轻质高强的程度． 二、电性能： 玻璃钢有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用下仍然保持良好的介电性能。在绝缘材料中，用玻璃纤维布代替纸及棉布，可提高绝缘材料的绝缘等级，在用相同树脂的情况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/3～1/2,。在一些大型电机中，如12.5万KW 电机，要用几百千克玻璃钢作绝缘材料。此外玻璃钢不受电磁影响，而且有良好的透微波性能． 下表几种玻璃钢的介电性能： 玻璃钢种类 介电常数 介电损失角正切 丁苯玻璃钢 3.5～ 4.0 (3.5～5.0)*10-3 DAP玻璃钢 4.0～4.8 (0.9～105)*10-2 聚丁二烯玻璃钢 3.5～ 4.0 (4.5～5.5)*10-3 307聚酯玻璃钢 4.0～4.8 (0.9～1.5)*10-3 6101环氧玻璃钢 4.7～ 5.2 (1.7～2.5)*10-2 三、热性能 玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的２～３倍，导热系数比较低，只是金属材料的1/100～1/1000。
玻璃钢的参数性能.doc
玻璃钢的性能特点 玻璃钢具有密度小，良好的介电绝缘性能和良好的隔热性能以及吸水性、热膨胀性能等。 一、 密度: 玻璃钢密度介于1.5～2.0之间，只有普通碳钢的1/4～1/5,比轻金属铝还要轻1/3左右，而机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。例如某些环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400MPa 以上。按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。玻璃钢与几种金属的密度、抗伸强度和比强度比较见表2-6所示. 表2-6 ＊比强度：即单位密度下的拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其轻质高强的程度． 二、电性能：
玻璃钢有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用下仍然保持良好的介电性能。在绝缘材料中，用玻璃纤维布代替纸及棉布，可提高绝缘材料的绝缘等级，在用相同树脂的情况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/3～1/2,。在一些大型电机中，如12.5万KW 电机，要用几百千克玻璃钢作绝缘材料。此外玻璃钢不受电磁影响，而且有良好的透微波性能． 下表几种玻璃钢的介电性能： 三、热性能 玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的２～３倍，导热系数比较低，只是金属材料的1/100～1/1000。 此外，某些品种玻璃钢的耐瞬时高温性能也十分突出，如酚醛型高硅氧布玻璃钢，在遇极高温度时，产生碳化层，可有效地保护火箭、导弹及宇宙飞船在穿过大气层时需要承受的5000～10000K 高温及高速气流的作用。 表2-8列出了几种材料的热性能。
由表2-8可以看出，玻璃钢具有良好的热绝缘性能，这是金属材料无法比拟的。 四、耐老化性能 任何材料都存在老化问题，玻璃钢也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃钢在大气曝晒、湿热、水浸泡及腐蚀介质等作用下，性能有所下降，在长期使用过程中会使光泽减退、颜色变化、树脂脱落、纤维裸露、分层等现象。但随着科学技术进步，人们可以采取必要的防老化措施，改善使用性能，提高产品的使用寿命。例如玻璃钢放在哈尔滨地区进行自然老化试验，板材拉伸强度下降最少，小于20%；弯曲强度次之，一般不超过30% ；压缩强度下降最多，波动也最大，一般为25%～30% 。见下表所示。
工程材料力学性能-第 版答案 束德林
《工程材料力学性能》束德林课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指 数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对 组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格
工程材料力学性能-第2版习题答案
《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 2、金属的弹性模量主要取决于什么因素为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 3、试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别为什么 4、决定金属屈服强度的因素有哪些【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 5、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 6、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 7、何谓拉伸断口三要素影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 第二章金属在其他静载荷下的力学性能
玻璃钢力学性能测试
玻璃钢板层间剪切强度试验 玻璃钢板层间剪切强度试验只包括玻璃纤维织物增强玻璃钢板材的层间剪切强度试验。其方法是首先把试样固定于夹具中间，再将其放在试验机上，使试样受层间单面剪力的作用，直至使试样破坏，根据测量破坏时的载荷，然后计算破坏时单位剪切面上所承受的载荷值，即为材料的层间剪切强度。 1.试样 （1）试样的形状和尺寸如图2-10 所示。 （2）试样加工时应保证 A、B C、三面相互平行，并与布层垂直。 D面应为加工面，且D E、F 、面与布层严格平行。受力面A 、C 要不光滑。 （3）试样数量：每组不少于5 个。 2.试验条件 （1）试样制备、试验环境条件和试样状态调节按《试验方法总则》规定。（2）试验设备接《试验方法总则》规定。 （3）层间剪切夹具见图2-11 。 （4）加载速度为5-15mm/min 。 3.试验步骤（1）试样制备、外观检查和状态调节按《试验方法总则》规定。（2）将合格试样编号。测量试样受剪面三处的宽度和高度，取算术平均值。测量
精度按《试验方法总则》规定。 （3）将试样装入层间剪切夹具中， A面向上，夹持时以试样能上下滑动为宜，不可过紧。然后把夹具放在试验机上，使受力面A 的中心对准试验机上压板中心。压板的表面必须平整光滑。 （4）对试样施加均匀、连续的载荷，直到破坏。记录破坏载荷。 （5）有明显内部缺陷或不沿剪切面破坏的试样，应予作废。同批有效试样不足5个时应重作试验。 4.计算 层间剪切强度按式（2-12 ）计算：
5.试验结果和试验报告按《试验方法总则》规定 玻璃钢板弯曲性能试验 中国玻璃钢综合信息网日期: 2010-11-20 阅读: 201 字体:大中小双击鼠标滚屏 玻璃钢板弯曲性能试验包括玻璃纤维织物增强玻璃钢板材弯曲性能试验和短切纤维增强玻璃钢的弯曲性能试验。 其方法是将试样放在试验机上，采用三点中心加载法，使试样受弯曲，载荷逐渐增加，直到使试样破坏或变形达到规定的挠度，根据测量的载荷及试样弯曲挠度，可以测定以下弯曲性能： ①在挠度小于或等于规定挠度下呈现最大载荷或破坏的材料，测定其最大载荷下或破坏时的弯曲应力（即弯曲强度）及其挠度。 ②在挠度等于规定挠度下不呈现破坏的材料，测定其规定挠度下的弯曲应力。 ③弯曲弹性模量。 ④绘制弯曲载荷挠度曲线。 以上测定的弯曲弹性模量为近似值。 规定挠度下的弯曲应力为：挠度等于1.5 倍试样厚度时的弯曲应力。 1.试样 （1）试样的形状图，如图2-8 和表2-5 所示。 采用矩形截面的条状试样，试样最小长度按下式计算：
材料力学性能 课后解答
第一章 1.解释下列名词①滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。②弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。③循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。④包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。⑤塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。⑥韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 脆性：指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力 ⑦加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时,由于晶粒发生滑移, 出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。⑧解理断裂：解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂，即断裂面沿一定的晶面（即解理面）分离。 2.解释下列力学性能指标的意义弹性模量）；（2）ζ p（规定非比例伸长应力）、ζ e（弹性极限）、ζ s（屈服强度）、ζ 0.2（屈服强度）；（3）ζ b （抗拉强度）；（4）n（加工硬化指数）; （5）δ （断后伸长率）、ψ （断面收缩率） 4.常用的标准试样有5 倍和10倍，其延伸率分别用δ 5 和δ 10 表示，说明为什么δ 5>δ 10。答：对于韧性金属材料，它的塑性变形量大于均匀塑性变形量，所以对于它的式样的比例，尺寸越短，它的断后伸长率越大。 5.某汽车弹簧，在未装满时已变形到最大位置，卸载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。试分析这两种故障的本质及改变措施。答：（1）未装满载时已变形到最大位置：弹簧弹性极限不够导致弹性比功小；（2）使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，这是构件材料的弹性比功不足引起的故障，可以通过热处理或合金化提高材料的弹性极限（或屈服极限），或者更换屈服强度更高的材料。 6.今有45、40Cr、35CrMo 钢和灰铸铁几种材料，应选择哪种材料作为机床机身？为什么？答：应选择灰铸铁。因为灰铸铁循环韧性大，也是很好的消
第二章 金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化
金属材料力学性能基本知识 及钢材的脆化 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富,生产工艺简单、成熟,而且还因为它具有优良的性能。 通常所指的金属材料性能包括以下两个方面: 1．使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的性能,主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等）,物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等),化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。使用性能决定了材料的应用范围,使用安全可靠性和使用寿命。 2 工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能,例如锻造,焊接，热处理，压力加工,切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生成效率、产品质量有重要影响。 1．1材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当外力达到或超过某一限度时,材料就会发生变形以至断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。 1．1．１强度 金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测 出。把一定尺寸和形状的金属试样（图1~２)装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线(图１—3)。在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。图1—３所示的曲线，其纵坐标是载荷P(也可换算为应力d),横坐标是伸长量ＡL(也可换算为应变ｅ)。所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线,分析曲线A,可以将拉伸过程分为四个阶段:
玻璃钢力学性能
玻璃钢的基本性能——力学性能 玻璃钢的力学性能突出的一点是比强度高，这是金属材料和其它材料无法相比的。 这里，我们要提一下强度的概念。强度通常是指单位面积所能承受的最大荷载，超过这个荷载，材料就破坏了。强度又分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。例如说聚酯玻璃钢抗拉强度290MP a，是指每平方厘米截面可承受2900Kg的拉力。 玻璃钢轻质高强的性能，来源于较低的树脂密度（浇铸体密度左右）以及玻璃纤维的高抗伸强度（普通钢材的5倍以上）。玻璃钢的密度随着树脂含量的不同而有所不同。从高树脂含量的玻璃毡制品到低树脂含量的玻璃钢缠绕制品（密度），玻璃钢的密度只有普碳钢的1/4-1/5，比铝还轻1/3左右。 玻璃经高温熔融、快速拉成细丝时，由于比表面积增大，玻璃纤维内部及表面就难以存在大缺陷，所以玻璃纤维的强度就非常高，常用的是无碱铝硼硅酸盐纤维，其一般性能如表下所示。 性能：密度（g/cm3 ） 性能数据：性能：折射率（25℃） 折射率（25℃） 性能数据：性能：拉伸强度（MPa)） 性能数据： 100-300 性能：介电常数 102赫兹 性能数据：赫兹 性能：拉伸弹性模量（MPa） 性能数据： 7000 性能：介电常数 106赫兹 性能数据： 性能：断裂时的伸长率（% ） 性能数据： 性能：介电常数 1010赫兹 性能数据： 性能性能数据性能性能数据 泊松比（块玻璃）正切损失 102赫兹 线膨胀系数℃-1 *10-4 正切损失 1010赫兹 比热〔KJ/(Kg/.K)〕 体积电阻（Ω·cm ） 体积电阻（Ω·cm ） 1011-1013 导热系数〔W/m·K）〕 声速ｍ／ｓ 声速ｍ／ｓ 5500
材料力学性能答案
《材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章 单向静拉伸力学性能 1、 解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 4、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 5、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 6、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 7、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是
玻璃钢的物理性能.doc
玻璃钢的物理性能 玻璃钢具有密度小，良好的介电绝缘性能和良好的隔热性能以及吸水性、热膨胀性能等。 一、 密度: 玻璃钢密度介于1.5～2.0之间，只有普通碳钢的1/4～1/5,比轻金属铝还要轻1/3左右，而机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。例如某些环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400MPa 以上。按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。玻璃钢与几种金属的密度、抗伸强度和比强度比较见表2-6所示. 表2-6 ＊比强度：即单位密度下的拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其轻质高强的程度． 二、电性能：
玻璃钢有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用下仍然保持良好的介电性能。在绝缘材料中，用玻璃纤维布代替纸及棉布，可提高绝缘材料的绝缘等级，在用相同树脂的情况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/3～1/2,。在一些大型电机中，如12.5万KW 电机，要用几百千克玻璃钢作绝缘材料。此外玻璃钢不受电磁影响，而且有良好的透微波性能． 下表几种玻璃钢的介电性能： 三、热性能 玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的２～３倍，导热系数比较低，只是金属材料的1/100～1/1000。 此外，某些品种玻璃钢的耐瞬时高温性能也十分突出，如酚醛型高硅氧布玻璃钢，在遇极高温度时，产生碳化层，可有效地保护火箭、导弹及宇宙飞船在穿过大气层时需要承受的5000～10000K 高温及高速气流的作用。 表2-8列出了几种材料的热性能。
由表2-8可以看出，玻璃钢具有良好的热绝缘性能，这是金属材料无法比拟的。 四、耐老化性能 任何材料都存在老化问题，玻璃钢也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃钢在大气曝晒、湿热、水浸泡及腐蚀介质等作用下，性能有所下降，在长期使用过程中会使光泽减退、颜色变化、树脂脱落、纤维裸露、分层等现象。但随着科学技术进步，人们可以采取必要的防老化措施，改善使用性能，提高产品的使用寿命。例如玻璃钢放在哈尔滨地区进行自然老化试验，板材拉伸强度下降最少，小于20%；弯曲强度次之，一般不超过30% ；压缩强度下降最多，波动也最大，一般为25%～30% 。见下表所示。
完整word版材料力学性能试题集
判断 1. 由内力引起的内力集度称为应力。 （ X ） 2. 当应变为一个单位时，弹性模量即等于弹性应力，即弹性模量是产生 的应 力。（ V ） 3. 工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相 同应力 条件下产生的弹性变形就越大。 （ X ） 4. 弹性比功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。 （ V ） 5. 滑移面和滑移方向的组合称为滑移系，滑移系越少金属的塑性越好。 6. 高的屈服强度有利于材料冷成型加工和改善焊接性能。 （ X ） 7. 固溶强化的效果是溶质原子与位错交互作用及溶质浓度的函数， 因而它不受单相固溶合金 （或多项合金中的基体相）中溶质量所限制。 （ X ） 8. 随着绕过质点的位错数量增加，留下的位错环增多，相当于质点的间距减小，流变应力就 增大。 （ V ） 9. 层错能低的材料应变硬度程度小。 （ X ） 10. 磨损、腐蚀和断裂是机件的三种主要失效形式，其中以腐蚀的危害最大。 11. 韧性断裂用肉眼或放大镜观察时断口呈氧化色，颗粒状。 （ X ） 12. 脆性断裂的断裂面一般与正应力垂直，断口平齐而光亮，长呈放射状或结晶状。 （ V ） 13. 决定材料强度的最基本因素是原子间接合力，原子间结合力越高，则弹性模量、熔点就 越小。 （ X ） 14. 脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性变形量几乎为零。 （ V ） 15. 脆性金属材料在压缩时除产生一定的压缩变形外，常沿与轴线呈 45°方向产生断裂具有 切断特征。（ V ） 16. 弯曲试验主要测定非脆性或低塑性材料的抗弯强度。 （ X 17. 可根据断口宏观特征，来判断承受扭矩而断裂的机件性能。 18. 缺口截面上的应力分布是均匀的。 （ X ） 19. 硬度是表征金属材料软硬程度的一种性能。 （ V ） 20. 于降低温度不同，提高应变速率将使金属材料的变脆倾向增大。 21. 低温脆性是材料屈服强度随温度降低急剧下降的结果。 （ X ） 22. 体心立方金属及其合金存在低温脆性。 （ V ） 23. 无论第二相分布于晶界上还是独立在基体中，当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆 转变温 度升高。 （ V ） 24. 细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性使断裂韧度 K IC 下降。（ X ） 25. 残余奥氏体是一种韧性第二相，分布于马氏体中，可以松弛裂纹尖端的应力峰，增大裂 纹扩展的阻力，提高断裂韧度 K IC 。（ V ） 26. —般大多数结构钢的断裂韧度 K ic 都随温度降低而升高。（X ） 27. 金属材料的抗拉强度越大，其疲劳极限也越大。 （ V ） 28. 宏观疲劳裂纹是由微观裂纹的形成、长大及连接而成的。 （ V ） 29. 材料的疲劳强度仅与材料成分、组织结构及夹杂物有关，而不受载荷条件、工作环境及 表面处 理条件的影响。 （ X ） 30. 应力腐蚀断裂并是金属在应力作用下的机械破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的叠 加所造 成的。 （ X ） 31. 氢蚀断裂的宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状。 （ V ） 32. 含碳量较低且硫、磷含量较高的钢，氢脆敏感性低。 （ X ） 100%弹性变形所需 X)