材料的力学性质
材料的力学性能
2）塑性 ）
材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性。 材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性。塑性以材料断 裂后永久变形的大小来衡量。 裂后永久变形的大小来衡量。 塑性指标有延伸率和断面收缩率两种。 塑是衡量材料软硬程度的指标，反映材料表面抵抗微区塑性 变形的能力。
材料的力学性能
材料在力的作用下所表现出来的特性即为材料的力学性能。 材料在力的作用下所表现出来的特性即为材料的力学性能。
主要指标
1 强度与塑性 2 硬度 3 韧性 4 老化性能 5 耐磨性 6 疲劳特性
强度与塑性
1）强度 ）
①屈服强度 屈服强度 在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。 在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。 ②抗拉强度 抗拉强度 试样在被拉断前的最大承载应力为抗拉强度。 试样在被拉断前的最大承载应力为抗拉强度。 其他强度 由扭转实验、弯曲实验、 由扭转实验、弯曲实验、压缩实验等相应条件下的强度指标叫 扭转强度、抗弯强度、抗压强度等。 扭转强度、抗弯强度、抗压强度等。
工程上常用布氏硬度 、洛氏硬度 布氏硬度HB、洛氏硬度HR、 布氏硬度 、 维氏硬度HV、肖氏硬度HS和赵氏 和赵氏、 维氏硬度 、肖氏硬度 和赵氏、邵 氏硬度（ 氏硬度（邵A）等。 ）
韧性
指材料抵抗裂纹萌生与发展的能力。 NOTES 韧性与脆性是两个意义上完全相反的概 韧性与脆性是两个意义上完全相反的概 韧性好，脆性就差。反之亦然。 念。韧性好，脆性就差。反之亦然。 度量指标 冲击韧性 断裂韧性 用材料裂纹尖端应力强度因子的临界值Kic 来表征 用材料受冲击而破坏的过程所吸收的冲击功 来表征
耐磨性
磨损
一个零件相对另一个零件摩擦的结果，引起摩擦表面 有微小颗粒分离出来，使接触面尺寸变化、重量损失及其他 性能下降的这种现象称为磨损。 磨损的种类： 包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、 磨损的种类： 包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、磨粒 磨损、卷曲磨损、冲击磨损、表面疲劳磨损等， 磨损、卷曲磨损、冲击磨损、表面疲劳磨损等，材料磨损多 是数种磨损共同作用的结果。 是数种磨损共同作用的结果。
材料的力学性能有哪些
材料的力学性能有哪些
1材料力学性能
材料力学性能是指材料受外力作用时产生的结构变形以及产生的变形所抵抗的力之间的相互关系。
材料力学性能决定着物体能够承受多大载荷，从而保证物体的安全和稳定性，也是应用工程材料的重要考量标准。
材料力学性能的分类：
1.1弹性性能
弹性性能是指材料受外力作用时能够承受的恢复力的大小，是衡量材料的强度的重要指标。
包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度和断裂强度等级。
若外力作用则材料发生变形，材料结构恢复后变形越小，弹性性能越好。
1.2理论性能
理论性能是指材料在不受外力作用时产生的固有属性，一般包括形状、尺寸、密度、抗剪强度、压缩性能等。
这些性能判断材料的加工性能。
1.3定向性能
定向性能是指材料在特定方向受外力作用时，所产生的变形程度以及抵抗力的大小，一般包括抗断裂性能、抗拉伸性能、抗压缩性能以及特殊材料（如硅胶、聚氨酯）的韧性，用来测试其在特定应用场合时的表现。
1.4加工性能
加工性能是指材料加工时机械性能指标，一般包括热处理性能、热变形性能、焊接性能以及表面质量等。
1.5材料寿命性能
材料寿命性能是指材料受到温度、湿度、外力等作用时的抗老化性能，是材料用途的重要考量标准，一般包括热稳定性、导热性能、环境老化性能、化学稳定性等。
以上就是材料的力学性能的分类及指标，它们的测试可以反映出一种材料的强度、稳定性、耐久性及环境效应等状况。
选择合适的材料并使之满足应用要求，需要对材料力学性能做出合理评估。
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。
这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。
首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。
强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。
例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。
韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。
例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。
再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。
硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。
例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。
最后，塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。
具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。
例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。
综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。
强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。
因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。
材料的常用力学性能有哪些
材料的常用力学性能有哪些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。
1强度强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
强度用应力表示，其符号是σ，单位为MPa，常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度，通过拉伸试验测定。
2塑性塑性是指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。
材料塑性好坏的力学性能指标主要有伸长率和收缩率，值越大，材料的塑性就越好，通过拉伸试验可测定。
3硬度硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。
材料的硬度越高，其耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度（HBS）和洛氏硬度（HRC）。
1）布氏硬度表示方法：布氏硬度用HBS（W）表示，S表示钢球压头，W表示硬质合金球压头。
规定布氏硬度表示为：在符号HBS或HBW前写出硬度值，符号后面依次用相应数字注明压头直径（mm）、试验力（N）和保持时间（s）。
如120 HBS 10/1000/30。
适用范围：HBS适用于测量硬度值小于450的材料，主要用来测定灰铸铁、有色金属和经退火、正火及调质处理的钢材。
根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的近似关系：对于低碳钢，有σ=0.36HBS；对于高碳钢：有σ=0.34HBS。
2）洛氏硬度表示方法：常用HRA、HRB、HRC三种，其中HRC最为常用。
洛氏硬度的表示方法为：在符号前面写出硬度值。
如62HRC。
适用范围：HRC在20-70范围内有效，常用来测定淬火钢和工具钢、模具钢等材料，1HRC相当于10HBS。
4冲击韧性冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，材料的韧性越好，在受冲击时越不容易断裂。
5疲劳强度疲劳强度是指材料经过无数次应力循环仍不断裂的最大应力。
6弹性在物理学和机械学上，弹性理论是描述一个物体在外力的作用下如何运动或发生形变。
在物理学上，弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。
材料的力学性质分析方法
材料的力学性质分析方法材料的力学性质分析是材料科学研究的重要组成部分，它是通过力学的方法去研究材料的各种力学性能，如强度、刚度、韧性等。
本文将介绍材料的力学性质分析方法，并从宏观和微观两个角度来探讨。
宏观分析方法宏观分析方法是指从宏观力学的角度出发，对材料的力学性质进行分析。
常用的宏观分析方法有拉力测试和压力测试。
1. 拉力测试拉力测试是一种常见的材料力学性质测试方法，主要用于测定材料的抗拉强度和延伸率。
测试时，将材料拉伸至一定载荷，记录载荷和伸长量的变化曲线，再通过计算得到材料的抗拉强度、屈服强度、拉伸模量等性质。
在实际应用中，拉力测试广泛应用于工程材料、金属材料、聚合物材料以及复合材料等各种材料的强度评估和质量控制。
2. 压力测试压力测试是将一个测试样品置于一个已知面积的支撑物上，施加一定的压力，在掌握曲线变化的情况下，最终计算出材料的抗压强度、屈服压力等材料力学性能。
与拉力测试类似，压力测试也被广泛应用于工程材料、金属材料、聚合物材料以及复合材料等各种材料的强度评估和质量控制。
微观分析方法微观分析方法是从微观角度出发，对材料的力学性质进行分析，在实验室中主要应用于金属材料、高分子材料等的力学性质测量和研究。
1. 金相分析金相分析是一种光学显微镜技术，通过金相试样进行形状和组织分析。
它主要用于金属材料的显微结构分析和组织观察，以便评估现有组织中缺陷数量，分布和类型。
在材料研究和生产中，金相分析是一种常见的工具，同时它也是检测金属材料的缺陷和断裂表面的方法之一。
2. 原子力显微镜分析原子力显微镜分析（Atomic Force Microscopy，AFM）是一种高精度的显微镜技术，可以对材料的表面形貌、摩擦力、粘附力等进行分析。
AFM主要用于非导体材料和生物学领域中，由于其高分辨率和三维重建能力，它已广泛用于纳米材料的研究，如石墨烯、五金纳米线等。
总结材料的力学性质分析是材料科学研究的重要组成部分，而宏观和微观两种分析方法也是材料力学性质测试中的常见方法。
材料力学性质
a. 低碳钢在受力不大时，仅产生弹性变形，此 时，应力与应变的比值为一常数。随着外力增大至 超过弹性极限后，则出现另一种变形——塑性变形。
典型的弹塑性材料
b. 混凝土，在他受力一开始，弹性变形和 塑性变形就同时发生，除去外力后，弹性变形 可以恢复（消失），而塑性变形不能消失，这 种变形称为弹塑性变形，其应力应变如图1-7所 示，具有这种变形特征的材料叫做弹塑性材料。
硬度较大的材料，强度也较高，有些材料硬 度与强度之间有较好的相互关系。
测定硬度的方法简单，而且不破坏被测材料， 所以有些材料可以通过测定硬度来推算其强 度。如在测定混凝土结构强度时，可用回弹 硬度来推算其强度的近似值。
(三)磨损及磨耗
1、磨损：材料受摩擦作用而减少质量和体积 的现象称为磨损。
2、磨耗：材料同时受摩擦和冲击作用而减少 质量和体积的现象称为磨耗。
3、地面、路面等经常受摩擦的部位要求材料 有较好的抗磨性能。
4、硬度大、强度高、韧性好、构造均匀致密 的材料，抗磨性较好。
பைடு நூலகம்
4、研究材料强度等级的意义
针对不同种类的材料具有抵抗不同形式力的作 用特点，将材料按其相应极限强度的大小，划分为 若干不同的强度等级。
对于水泥、石材、砖、混凝土、砂浆等在建筑 物中主要用于承压部位的材料以其抗压强度来划分 强度等级。
而建筑钢材在建筑物中主要用于承受拉力荷载， 所以以其屈服强度作为划分强度等级的依据。
第二节 材料的力学性质
前面我们讲了材料的物理性质，下面我们要给 大家介绍材料的另外一种性质——力学性质
一、材料的强度
1、材料强度的定义
材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称 为强度。
2、静力强度
材料抵抗由静荷载产生应力破坏的能力，称为 材料的静力强度。它是以材料在静荷载作用下达到 破坏时的极限应力值来表示的素质上等于材料受力 破坏时单位受力面积上所承受的力，可用下式表示：
材料的力学性能
材料的力学性能
1.刚度---材料抵抗弹性变形的能力
2.强度---材料对塑性变形的抗力
1）屈服强度σs ，材料抵抗塑性变形的能力。
2）抗拉强度σb ，材料抵抗断裂的能力。
3）条件屈服强度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。
4）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。
3.塑性---材料塑性变形的能力
1）延伸率δ，试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数。
2）断面收缩率ψ，试样拉断时颈缩部位的截面积与原始截面积之差，与原始截面积之比的百分数。
4.硬度---材料表面上，局部体积内对塑性变形的抗力
1）布氏硬度 HB，测量有色金属、铸铁等软材料。
2）洛氏硬度 HRC，测量淬火钢等硬材料（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）。
3）维氏硬度 HV，测量硬质合金等高硬度材料。
6.疲劳强度 -1 ---材料承受N次应力循环而不断裂的最大应力
疲劳机理：应力集中、表面状态、内部缺陷等导致显微裂纹>裂纹扩张>零件有效截面减小>
断裂。
材料的力学性质测试方法
材料的力学性质测试方法材料是我们现代工业生产中不可或缺的一部分。
而材料的力学性质则是我们评估材料质量、使用范围等方面的重要参考指标。
但是如何测试材料的力学性质？这是我们今天要探讨的问题。
一、拉伸试验拉伸试验是一种常用的材料力学性质测试方法，它可以测量材料的抗拉强度、断裂伸长率等性能。
在实验中，我们通常将材料制成标准的试样并夹紧在拉力机上，然后用拉力机慢慢施加力，同时记录下拉力与试样伸长的变化情况。
最终，我们可以得到一条应力-应变曲线。
通过计算这条曲线的斜率，我们就可以得到材料的弹性模量。
而通过曲线的最大应力点，我们则可以得到材料的抗拉强度。
二、硬度试验硬度试验是另一种常用的材料力学性质测试方法，它可以测量材料的硬度值。
硬度试验通常使用的设备为硬度计。
在试验中，我们将硬度计压在不同的材料表面上，并记录下所需的测试力以及压痕的直径大小。
通过这些数据，我们就可以计算出材料的硬度值。
三、冲击试验冲击试验是测试材料抗冲击强度的一种方法，它主要通过测试材料在受到冲击时的断裂或形变情况来评估材料的性质。
在实验中，我们通常使用冲击试验机将冲击力施加到试样上，并记录下材料的形变情况。
通过形变情况的分析，我们可以得到材料的冲击韧性、冲击强度等重要性能指标。
四、疲劳试验疲劳试验是一种测试材料在长时间或循环的应力作用下的强度和破坏性能的方法。
在实验中，我们通常将材料制成标准的试样，并在疲劳试验机上进行循环施力。
在不同时刻，我们会记录下材料的位移、载荷、应变或应力等关键数据。
通过分析这些数据，我们可以得到材料在不同循环次数下的疲劳极限和疲劳寿命等重要信息。
五、压缩试验压缩试验是一种测试材料围向压缩时的强度和破坏性能的方法。
在实验中，我们通常将材料制成标准的试样，并将其放置在压力测试机上，施加向下的压力。
在压力作用下，我们会记录下材料的变形情况以及所需的压缩力。
通过分析这些数据，我们可以计算出材料的围向强度、屈服强度等关键指标。
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Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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花岗岩石吸水率0.5%-0.7%
砼吸水率2%-3%
粘土砖吸水率8%-20%
木材吸水率>100%
由此可见各种材料的吸水率差异很大。
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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3、吸湿性
材料在空气中吸收水份的性质。用 含水率表示。 公式 Wh=
例题1 例题2
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1、某工地所用碎石的密度为2 .65g／cm3， 堆积密度为1. 68kg／L，表观密度为 2 .61g／cm3，求该碎石的空隙率和孔隙 率。
解：孔隙率=(1-ρ0/ρ) 100%
=(1- 2.61/2.65 ) 100%=1.5% 空隙率=（1-ρ0′/ρ0）100% =(1- 1.68/2.61 ) 100%=35.6%
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二、材料的密实度与孔隙率
1、密实度
2、孔隙率
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
1、密实度 材料体积内被固体物质所填充的
程度。
公式：D=v/v0=ρ0/ρ×100%
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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2、孔隙率 材料体积内，孔隙体积与总体积 之比。 公式：P=（v0- v ）/ v0
=(1- v/v0) ×100%
=(1-ρ0/ρ) ×100% 显然有：P+D=1
Chapter 1 第一节 材料的物理性质
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三、材料的填充率与空隙率
1、填充率
2、空隙率
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
1、填充率
散粒状材料在某容器的堆积体积
中被固体物质填充的程度。 公式 ：D，= v0/ v0 ，=ρ0，/ρ0×100%
Chapter 1 第一节 材料的物理性质
1、亲水性与憎水性
亲水性：材料能被水润湿的性质。
憎水性：材料不能被水润湿的性 质。（见图1-1-3）
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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2、吸水性 吸水性是指材料在水中吸收水份的性 质。用吸水率表示。
其表示方法有 质量吸水率
体积吸水率 几种常见材料的吸水率如下：
fg
工程中将K>0.85的材料称为耐水材料。
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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5、抗渗性： 材料抵抗压力水渗透的性质。用抗 渗标号（抗渗等级）Pn表示。 如：P4、P6、P8
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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6、抗冻性 材料在水饱和状态下，能经受多次冻 融循环而不破坏，强度也不显著降低的性 质。用抗冻标号Fn表示。 烧结普通砖、陶瓷墙面砖、轻砼等墙体 材料，一般要求其抗冻标号为F15或F25
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
1、材料的密度 定义：材料在绝对密实状态下单位体 积的质量。 公式：ρ=m/v (g/cm3)
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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2、材料的表观密度 定义：材料在自然状态下单位体 积的质量。 公式 ：ρ0=m/v0 (g/cm3 Kg/m3)
Chapter 1
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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2、空隙率 散粒状材料在某容器的堆积体积 中，颗粒之间空隙所占的比例。 公式： P， =（v0 ，-v0）/ v0 ， =（1- v0/ v0’)×100%
=（1-ρ0，/ρ0)×100%
显然 有： P， + D， = 1
Chapter 1 第一节 材料的物理性质
答 案
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
2、某材料全干质量为100g，绝对 密实状态体积为33cm3，自然状态体 积为40 cm3，试计算其密度、表观密 度。
答 案
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
四、材料和水有关的性质
1、亲水性与憎水性 2、吸水性 3、吸湿性 4、耐水性 5、抗渗性 6、抗冻性
ms mg mg
Chapter 1
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100 %
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第一节 材料的物理性质
3、吸湿性
材料在空气中吸收水份的性质。用 含水率表示。 公式 Wh=
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Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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4、耐水性 材料长期在水作用下不破坏、强 度也不显著降低的性质。用软化系数 表示。 fb K= , K=0～１
Chapter 1 第一节 材料的物理性质
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2 、某材料全干质量为 100g ，绝对密 实状态体积为33cm3，自然状态体积为 40 cm3，试计算其密度、表观密度。 解：ρ=100/33=3.03 g/cm3 ρ0=100/40=2.5g/cm3
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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1、某工地所用碎石的密度为2 .65g／ cm3，堆积密度为1. 68kg／L，表观密 度为 2 .61g／cm3，求该碎石的空隙率 和孔隙率。
第一节 材料的物理性质
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3、材料的堆积密度
定义：粉状、粒状、纤维状材料在
堆积状态下单位体积的质量。
公式：ρ0，=m/v0， (Kg/m3)
多孔材料体积组成示意图（见图1-1-1）
散粒状材料体积组成示意图（见图1-1-2）
常用材料的密度、表观密度、堆积密度
(见表1-1-1)
Chapter 1 第一节 材料的物理性质
第一节
材料的物理性质
一、材料的密度、表观密度、堆积密度 二、材料的密实度与孔隙率
三、材料的填充率与空隙率
四、材料和水有关的性质 五、材料的热工性质
Chapter 1 第一节 材料的物理性质
Exit
一、材料的密度、表观密度、堆积密度
1、材料的密度
2、材料的表一节 材料的物理性质
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质量吸水率：材料吸水饱和时，所 吸收水的质量占材料干质量的百分比。 质量吸水率公式 Wm=
mb mg 100% mg
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Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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质量吸水率：材料吸水饱和时，所 吸收水的质量占材料干质量的百分比。 质量吸水率公式 Wm=
点击鼠标引入公式
Chapter 1
第一节 材料的物理性质
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体积吸水率：材料吸水饱和时， 所吸收水的体积占材料在自然状态下 体积的百分比。 体积吸水率公式 Wv=
ms mg mg
Chapter 1
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1
100%
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第一节 材料的物理性质
体积吸水率：材料吸水饱和时， 所吸收水的体积占材料在自然状态下 体积的百分比。 体积吸水率公式 Wv=