工程材料分类与性能
工程材料知识点总结(全)
*强度概念：材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力。
主要指标：屈服强度R el：材料发生微量塑性变形时的应力值。
条件屈服强度R P0.2：残余变形量为0.2%时的应力值。
抗拉强度R m：材料断裂前所承受的最大应力值。
*塑性概念：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力主要指标：伸长率 A、断面收缩率Z②用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
② > 时，无颈缩，为脆性材料表征；< 时，有颈缩，为塑性材料表征。
*韧性材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力。
指标为：冲击韧度ak，冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，反映材料内部的细微缺陷和抗冲击性能。
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向，是反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力，可通过冲击实验测得。
*疲劳概念：材料在交变应力作用经长时间工作而发生断裂的现象。
指标：材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限，用表示。
通过改善材料形状结构、减少表面缺陷、提高表面光洁度、表面强化等方法可提高材料疲劳极限。
*硬度：材料抵抗表面局部塑性变形的能力。
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。
缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
适于测量退火钢、正火钢、调质钢、铸铁、有色金属的硬度(硬度少于450HB)。
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。
压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。
符号HBS或HBW前的数字表示硬度值，之后的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。
如 120HBS10/1000/30表示直径为 10mm 的钢球在1000kgf(9.807kN)载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。
根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。
HRA 用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。
建筑知识：工程材料性能测试与技术标准
建筑知识：工程材料性能测试与技术标准工程材料性能测试与技术标准建筑工程是一个复杂的过程，需要使用各种工程材料。
这些工程材料的性能是工程质量的重要保证，因此需要进行性能测试。
同时，在使用这些工程材料时，需要遵循一定的技术标准，以确保工程的安全性、可靠性和持久性。
一、工程材料性能测试1.1建筑材料的分类建筑材料可以分为以下几类：1.水泥类材料：包括水泥、石膏、石灰等。
2.砖瓦类材料：包括砖、瓦、混凝土块等。
3.金属材料：包括钢筋、钢板等。
4.木材类材料：包括木材、竹材等。
5.聚合物类材料：包括沥青、树脂等。
这些材料的性能测试需要根据其特点来进行，例如，水泥材料的性能测试包括物理、化学和机械性能等方面的测试。
1.2工程材料性能测试的方法对于不同的工程材料，测试方法也不同。
以下是一些常见的测试方法：1.水泥类材料测试方法：耐火度测试、强度测试、凝结时间测试、分散测定等。
2.砖瓦类材料测试方法：抗压强度测试、抗弯强度测试、吸水率测试等。
3.金属材料测试方法：拉伸强度测试、扭转强度测试、冲击强度测试等。
4.木材类材料测试方法：密度测试、弯曲强度测试、割切强度测试等。
5.聚合物类材料测试方法：耐热性测试、耐候性测试、拉伸强度测试、粘着力测试等。
通过以上测试方法，可以对不同类型的工程材料进行全面的性能测试，为其在建筑工程中的使用提供保证。
二、技术标准在建筑工程中使用工程材料时，需要遵循一定的技术标准。
这些标准通常由国家、地方或行业组织制定，以确保工程的安全性、可靠性和持久性。
2.1国家标准国家标准是国家实行的强制性标准。
在建筑工程中，通常使用的国家标准有《建筑设计规范》、《建筑工程施工质量验收规范》等。
这些标准对建筑工程的设计、施工和验收都提出了明确的要求和指导。
2.2地方标准地方标准是由地方政府制定和实施的标准。
这些标准一般是针对当地实际情况所制定，对当地建筑工程具有指导意义。
2.3行业标准行业标准是由特定行业协会或组织制定的标准。
工程材料基础
2.金属化合物 组成合金的元素相互化合形成一种新的晶格组成的物质。 它的晶体结构与性能，和原两组元都不同，如渗碳体 Fe 3 C 就是铁和碳组成的晶格复杂的碳化物，一般具有高硬度和高脆 性。
3.机械混合物
由两种或两种以上的组元、固溶体或金属化合物按一 定重量比例组成的均匀物质称为机械混合物。
在晶界处，晶粒之间的晶向和晶面均不相同。
• 晶向：晶体中质点的位置、质点列 （在一个方向上 的质点，“可用一条线串起来的质点”）的方向 • 晶面：阵点（晶粒中有序排列的原子、离子、分子 等质点）构成的平面
a)
b)
d)
c)
液态金属的结晶过程示意图
5）单晶体。 结晶后，每个晶核长成为一个晶体，称为 单晶体。
冷却曲线图
4、结晶过程。 晶体形核和成长过程。如图所示，在液体 金属开始结晶时，在液体中某些区域形成一些有规则排列 的原子团，成为结晶的核心，即晶核 （形核过程）。然 后原子按一定规律向这些晶核聚集，而不断长大，形成晶 粒（成长过程）。在晶体长大的同时，新的晶核又继续产 生并长大。当全部长大的晶体都互相接触，液态金属完全 消失，结晶完成。由于各个晶粒成长时的方向不一，大小 不等，在晶粒和晶粒之间形成界面，称为晶界。
二、 金属的结晶
1、结晶。 指金属的原子由近程有序状态（液态）转变成 长程有序状态（晶态）的过程。 2、纯金属结晶的冷却曲线。 金属液非常缓慢的冷却时， 记录温度随时间而变化的曲线，如图所示。出现水平线段 的原因是结晶时放出大量的结晶潜热，补偿了金属向周围 散失的热量。 3、过冷。 在实际结晶过程中，金属 液只有冷却到理论结晶温度（熔点） 以下的某个温度时才结晶的现象。理 论结晶温度 T 0 和实际结晶温度 T n 之间 的温度差 T 叫过冷度，它与冷却速 度有关，冷却越快，过冷度越大。
化工设备常用材料及性能、特点、分类
化工设备常用材料及性能、特点、分类化工设备常用材料化工生产过程的工艺条件十分复杂，压力从真空到高压甚至超高压；温度从深冷到高温；介质具有腐蚀性、易燃易爆、有毒甚至剧毒。
为了保证化工设备的安全运行，设计中对所选化工设备材料的可靠性有着很高的要求。
化工设备常用材料可以分为金属和非金属两大类。
其中应用最多的是金属材料。
选择材料时要考虑的因素很多。
对材料的一般要求如下：①应具有足够的强度、刚度；良好的塑性、韧性。
②在所处介质中具有一定的耐腐蚀性能。
③加工工艺性能良好④资源广泛、供应充足、经济合理。
材料的性能01力学性能力学性能是指材料在受外力作用和变形的过程中所具有的特性。
材料的力学性能指标是通过试验测得的。
①强度强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。
材料在常温下的强度指标有屈服极限和强度极限。
屈服极限a是材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最小应力值（MPa）。
强度极限a是材料在外力作用下发生断裂破坏前所能承受的最大应力值（MPa）。
这两个强度指标是确定在常温下工作时材料的许用应力的依据。
金属材料在高温、恒定载荷下长期工作时，会产生缓慢塑性变形的现象，称为材料的“高温蠕变”。
②刚度刚度是指材料在外力作用下抵抗变形的能力。
③稳定性稳定性是指构件在外力作用下保持原有平衡状态的能力。
材料的稳定性参量是弹性模量E和泊松比u。
④塑性塑性是指材料在受外力破坏前所能经受的塑性变形能力。
延伸率和断面收缩率是材料的塑性指标。
⑤韧性断裂韧度和冲击韧性都是材料的韧性指标。
断裂韧度K是指材料不产生断裂时应具有的应力强度因子，是强度和塑性的综合指标.⑥硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能参量，它表示金属材料表面局部体积内抵抗弹性变形、塑性变形和破断的能力。
因试验方法不同而有不同的硬度指标。
02物理性能材料的物理性能有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性、弹性等。
这些性能必须满足往复运动机械、转动机械和换热设备等设计参数的要求。
建筑材料胶凝材料分类与性能
建筑材料胶凝材料分类和性能
三. 水玻璃
水玻璃俗称泡花碱，是一种可溶性硅酸盐， 由碱性金属氧化物和二氧化硅结合而成的气硬性 胶凝材料，如硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃。
建筑材料胶凝材料分类和性能
（二）特性
1、黏结力强： 水玻璃硬化后具有较高的黏结强度，如用
水玻璃配制成水玻璃混凝土。 2、耐酸性好 3、耐热性好
建筑材料胶凝材料分类和性能
（三）应用
1.涂刷材料表面，浸渍多孔性材料，以提高 其抗风化能力，提高建筑物的耐久性。
2.加固地基 3.配制防水剂 4. 水玻璃混凝土——具有机械强度高，耐
建筑材料胶凝材料分类和性能
2．石灰砂浆 ①石灰膏+砂+水+拌制，既可用作砌筑砂浆又可
用作抹面。 ②石灰膏+纤维+水拌制，多用于抹面。 3．石灰土和三合土 石灰土（石灰+粘土）和三合土（石灰+粘土+砂
碱炸渣等填料），多用于加固地面、密实地面， 稳定地基。
建筑材料胶凝材料分类和性能
4．制作硅酸盐制品 将石灰与硅质材料磨细后，一起加压成型，再经过蒸汽
建筑材料胶凝材料分类和性能
1.水泥的分类——六大通用水泥
硅酸盐水泥：Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。Ⅱ型硅酸盐水泥， 代号P.Ⅱ。
1、普通硅酸盐水泥：简称普通水泥，代号P.O。 2、矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，代号P.S。 3、火山灰质硅酸盐水泥：简称火山灰水泥，代号P.P。 4、粉煤灰硅酸盐水泥：简称粉煤灰水泥，代号P.F。 5、复合硅酸盐水泥：复合水泥，代号P.C。
常用机械工程材料简介
常⽤机械⼯程材料简介1、机械⼯程材料的分类机械⼯程材料包括⾦属材料、⾮⾦属材料和复合材料。
2、机械⼯程材料的性能其中，⼒学性能最为重要，它关系到产品的安全。
⼒学性能是在载荷作⽤时所表现的性能。
这些性能是材料选择、加⼯⼯艺评定及材料检验等的重要依据，包括强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等；物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、磁性、热膨胀性等；化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性等。
针对不同的使⽤要求，需针对的考虑相应的材料特性，从⽽选取合适的材料。
（1）强度：是材料在受外加载荷作⽤下，抵抗其永久变形和断裂的能⼒。
（2）塑形：是材料在受外加载荷作⽤下，产⽣塑性变形⽽不破坏的能⼒。
（3）硬度：是材料抵抗其他更硬物体压⼊其表⾯的能⼒，反应软硬程度。
（4）韧性：是材料在受冲击载荷作⽤下，断裂前吸收能量和进⾏塑性变形的能⼒。
（5）疲劳强度：是材料在受交变载荷或周期性载荷作⽤下，抵抗疲劳断裂的能⼒。
3、机械⼯程材料⼒学性能的测试指标（1）强度和塑形根据载荷作⽤⽅式不同，进⾏试验测定。
强度可分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪和抗扭强度。
⼤⼩通常⽤应⼒（单位⾯积所能承受的⼒MPa）来表⽰。
在⼯程中⼤部分零件⼯作时不允许出现屈服现象（塑性变形）。
断后延伸率A和断后收缩率Z是测定塑性的指标。
塑性好的⾦属材料可以进⾏冲压、焊接加⼯。
（2）硬度针对不同材料的特点有相应测试硬度的⽅法，相应也有各种硬度的表⽰单位。
有⼀定硬度的材料才可以进⾏切削、打磨、抛光加⼯。
（3）韧性常⽤⼀次摆锤冲击弯曲试验、⼩能量多次冲击试验来测定⾦属材料的韧性。
⼤⼩⽤冲击韧度来表⽰。
冲击韧度越⼤，表⽰材料的韧性越好。
韧性通常与材料的温度相关，温度降低——脆性增加——韧性降低。
每种材料都有⼀个韧脆转变温度，选择材料时，应考虑周围环境温度的最低温度必须⾼于材料的韧脆转变温度。
否则将出现脆断问题。
（4）疲劳强度疲劳试验是模拟实际中的⼯作情况进⾏的破坏性试验。
⽬前还没有完全标准化。
工程材料的基本知识
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(2) 橡胶
•以生胶为基础加入适量的填加剂组成的高分子弹性体
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•分类
•天然橡胶：从天然植物中采集到的一种聚乙戊二烯 为主要成分的高聚物，用来制造轮胎，也可用作胶带、
胶管及各种橡胶制品，如刹车皮碗
合成橡胶 ：基本性能和用途与天然橡胶相似，可用于
（1）工程材料的力学性能
回 章 首
1）强度 2）塑性 3）硬度 4）冲击韧性 5）疲劳强度 6）耐磨性
（2）工程材料的物理、化学及工艺性能
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1）强度： 强度是指在外力作用下材料抵抗变形与断裂的能力
F A0
i）弹性极限 e 和弹性模量E
E
ii) 屈服极限
s
iii） 抗拉强度 b
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模 锻 模 具
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冲裁
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弯曲
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拉伸
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3. 焊接
通过加热或加压，依靠金属原子的结合与扩散作用，使分离金属材 料牢固地连接起来 按焊接过程主要分为： 熔化焊：利用热源，将被焊金属结合处局部加热到熔化状态，并与熔化 的焊条金属混合，冷却时凝固结晶，使之焊合在一起 压力焊：利用加压力（或同时加热），使金属产生塑性变形，实现原子
2. 塑性加工
•利用金属的塑性，使其在外力作用下成形的一种加工方法。 •主要有：自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔 自由锻 ：利用自由锻设备的上下砧块或一些简单的通用工具，直接 使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件
模锻 ：利用模具使坯料变形而获得比自由锻质量更高的锻件的锻造 板料冲压 ：利用安装在压力机上的冲模对板料加压，使其产生分 离或变形，以获得零件的一种工艺方法。主要有冲裁、弯曲、拉伸
工程材料的力学性能
工程材料的力学性能
目录
contents
引言 弹性性能 塑性性能 强度性能 韧性性能 工程材料的实际应用
01
引言
力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的性质，包括强度、硬度、塑性、韧性等。
定义
工程材料的力学性能是决定其承载能力和耐久性的关键因素，对于工程安全和经济效益具有重要意义。
重要性
定义与重要性
提高材料的疲劳强度可以通过优化材料成分、改变加工工艺、强化表面处理等方法实现。
06
工程材料的实际应用
机械制造
钢铁材料是机械制造行业的基础材料，用于制造各种机械设备、交通工具和零部件，其耐磨、耐压、耐腐蚀的特性保证了设备的稳定性和可靠性。
建筑结构
钢铁材料广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等建筑结构中，以其高强度、高韧性、可塑性强的特点满足各种建筑需求。
韧性性能
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗破坏的能力。
材料的冲击韧性与其内部结构、温度、杂质等因素有关。
冲击韧性通常用冲击功、冲击强度等参数来衡量。
冲击韧性对于材料的抗冲击性能和安全使用具有重要的意义。
冲击韧性
断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，是评价材料抵抗脆性断裂的重要指标。
材料的断裂韧性与其内部结构、温度、加载速率等因素有关。
详细描述
剪切模量是指在剪切应力作用下，材料抵抗剪切变形的能力。它是材料剪切刚度的度量。剪切模量越大，材料抵抗剪切变形的能力越强。
应用场景
在工程设计中，剪切模量是重要的设计参数，用于计算结构件的剪切强度和稳定性，以及预测材料在受力条件下的变形行为。
03
塑性性能
总结词
屈服强度是工程材料在受到外力作用时，开始发生屈服现象的应力极限。
建筑材料的分类
建筑材料的分类：一、按使用性能分类：1.承重结构2.非承重结构材料3.功能材料二、按使用部位分类：1.结构材料2.墙体材料3.屋面材料4.地面材料5.饰面材料6.基础材料三、按化学组成分类：1.无机材料2.有机材料3.复合材料在我国技术标准分4级:1.国家标准2.行业标准3.地方标准4.企业标准国家标准（GB）和行业标准都是全国性的指导技术文件地方标准（DB）是地方主管部门发布的地方性指导文件企业标准则仅适用于本企业材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为材料的密度材料在自然状态下单位体积的质量称为材料的表观密度粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度材料内部孔隙体积占总体积的百分率称为材料的孔隙率材料内部固体物质的体积占总体积的百分率称为密实度孔隙率和密实度的关系为：Po+D=1空隙率的大小反映了粒状材料的颗粒之间相互填充的密实程度材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，可分为1.质量吸水率：指材料在吸水饱和时，其内部所吸收水分的质量占材料干质量的百分率 2.体积吸水率：指材料在吸水饱和时，其内部所吸收的水分的体积占干燥材料自然体积的百分率材料抵抗压力渗透的性质称为抗渗性材料在吸收水饱和状态下，经受多次冻融循环作用而质量损失不大，强度也无显著降低的性质称为材料的抗冻性材料的力学性质指材料在外力作用下的变形及抵抗破坏的性质材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度根据外力作用形式不同，材料的强度有抵抗强度，抗拉强度抗弯（抗折）强度及抗剪强度，这些强度通过静力实验来确定1.材料在外力作用下产生的变形，当外力撤除后变形即可消失并能完全恢复到原始形状的性质称为弹性2.材料在外力作用下产生的变形，当外力撤除后，不能恢复变形的性质称为塑性1.材料受外力作用，当外力达到一定值时，材料突然破坏，而无明显的塑性变形的性质称为脆性（脆性材料只适用作承压构件）建筑材料中大部分无机材料俊属于脆性材料2.材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较多的能量，同时产生较大的变形而不破坏的性质称为韧性环境对材料的作用：1.物理作用2.化学作用3.机械作用4.生物作用材料的组成包括：化学组成，矿物组成和相组成材料的结构可分为：围观结构，细观结构和宏观结构公称粒径在0.15~5.0mm之间的骨料称为细骨料亦亦即沙常用骨料河沙海山机械据要求I 类用于强度等级大于C60的混凝土 II60 ~30 III30粗细程度与颗粒的北极用筛分析犯法测定砂的粗细程度指不同粒径的沙粒混合体平均粒径大小用细度模数Mx表示 Mx越大砂越粗单位重量总表面积越小砂的颗粒级配指不同粒径的砂粒搭配比例反映孔隙率大小新拌混凝土的和易性也称工作性指搅拌物抑郁搅拌运输浇捣成型并得质量均匀密实的混凝土的一项中和技术性能通用流动性粘聚性保水性流动性越大粘聚性保水性越差较好的和易性是施工要求也是获得质量巨晕密实混凝土的基本保证和易性测定方法坍落度维勃稠度法影响和易性因素外加剂时间气候条件单位用水量（用水量增加流动性也增加）浆骨比水灰比砂率水泥品种及细度骨料的品种和粗细程度混凝土配合比设计的目的满足一下四项要求满足施工要求的和易性满足设计要求强度等级并有95%的保证率满足工程搜在环境对混凝土的耐久要求经济合理最大显得节约水泥降低混凝土成本为了达到很凝土配合设计的四项要求（水水泥石砂的重量比）关键是要控制水灰比w/c 单位用水量W0 沙率Sp1 水灰比确定原则：在满足混凝土设计要求强度和耐久性基础上选用较大水灰比，以节约水泥降低混凝土成本单位用水量确定原则在满足施工和易性的基础上尽量选用较小的单位用水量以节约水泥合理砂率确定原则砂子的用量填满石子的空隙略有富余混凝土配合设计方法体积法重量法体积法 C0/Pc+W0/Pw+S0/Ps+G0/Pg+10a=1000C0 W0 S0 G0 表示1m3混凝土中水泥水砂石子的用量 P 即为表观密度当啊为混凝土含气量百分率在不使用引气剂是取a=1重量法：C0+W0+S0+G0=PohP0h为1m3硂的重量即硂的表观密度可跟据原材料和易性强度等级等信息在2350~2450kg/m3之间选用混凝土初步计算配合比的步骤计算硂配制强度fcu，hfcu，h=fcu.m=fcu，k+1.645υ标准差υ根据配制强度和耐久性计算水灰比由式：fcu.h=A.fce（C/W—B）则有W/C=A.fce/fcu.h+ABfce (A=0.46 B=0.07)查表的。
土木工程材料课程
土木工程材料课程土木工程材料课程是土木工程专业的一门基础课程，主要介绍土木工程中常用的材料及其性能、应用和施工要求等知识。
本文将从材料的分类、性能、应用和施工要求等方面进行阐述。
一、材料的分类土木工程材料主要分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
金属材料包括钢材、铝材、铜材等，具有高强度、良好的导热性和导电性等特点，广泛应用于建筑结构和桥梁等工程中。
非金属材料包括水泥、砂浆、砖石、混凝土等，具有良好的耐久性、隔热性和耐腐蚀性等特点，是土木工程中常用的建筑材料。
复合材料是一种由两种或两种以上材料组成的材料，具有多种材料的特性，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。
二、材料的性能土木工程材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能等。
力学性能包括材料的强度、刚度、韧性和稳定性等，对材料的结构承载能力和使用寿命有着重要影响。
物理性能包括材料的密度、热膨胀系数和导热系数等，直接影响到材料的热传导和热膨胀性能。
化学性能包括材料的耐腐蚀性和耐久性等，对材料在恶劣环境下的使用寿命和稳定性有着重要影响。
三、材料的应用土木工程材料的应用范围广泛，主要包括建筑结构、地基处理、道路工程、桥梁工程和水利工程等。
在建筑结构中，常用的材料有混凝土、钢材、木材和玻璃等，它们在不同部位具有不同的作用。
在地基处理中，常用的材料有碎石、砂土和土工合成材料等，用于提高地基的承载力和稳定性。
在道路工程中，常用的材料有沥青、水泥和路基填料等，用于铺设道路和提高道路的使用寿命。
在桥梁工程中，常用的材料有预应力混凝土、钢材和桥梁支座等，用于提高桥梁的承载能力和稳定性。
在水利工程中，常用的材料有混凝土、钢材和防水材料等，用于建设水库、水闸和堤坝等。
四、材料的施工要求土木工程材料的施工要求主要包括材料的储存、运输、加工和安装等方面。
首先，材料在储存过程中需要保持干燥、防止受潮和变形。
其次，材料在运输过程中需要避免碰撞和挤压，保持完好无损。
再次，材料在加工过程中需要按照设计要求进行切割、焊接和连接等工艺操作。