Механические свойства материалов

Механические свойства определяются способностью материала противостоять различным внешним физическим воздействиям: прочность при сжатии, изгибе, ударе, кручении; твердость, пластичность, упругость, истираемость и другие.

Прочность

Прочность – способность материала сохранять свою структуру и свойства под действием сжимающих, растягивающих, скручивающих, изгибающих, ударных и других сил.

Прочность материала зависит от его плотности, влажности, структуры и направления приложения нагрузки. Каменные материалы хорошо сопротивляются силам сжатия, другим видам (растяжению, удару и изгибу) они сопротивляются хуже в несколько раз (в 5 – 50 раз). Другие материалы, например древесина лучше сопротивляются силам растягивания, поэтому и используются там, где эти качества необходимы.

Пределом прочности, измеряемой в паскалях, называется сила, разрушающая материал площадью поперечного сечения один квадратный метр. В реальных условиях материал никогда не должен подвергаться силам, близким к его пределу прочности, так, при расчете строительных конструкций обязательно должен быть заложен запас прочности. Чем менее однороден материал, тем больше должен быть запас прочности. Предел прочности может определяться приложением усилия до разрушения образца, или же без разрушения с использованием высокотехнологичного оборудования (импульсный и резонансный метод) по косвенным признакам, без разрушения материала.

Твердость

Твердость определяется величиной сопротивления материала при вдавливании в него более твердого тела. Твердость определяется по шкале Мооса, таким образом что один из материалов чертит, а другой чертится испытуемым образцом. Шкала Мооса:

  1. Тальк или мел
  2. Гипс или каменная соль
  3. Кальцит или ангидрит
  4. Плавкий шпат
  5. Апатит
  6. Полевой шпат
  7. Кварц
  8. Топаз
  9. Корунд
  10. Алмаз

Твердость имеет большое значение для материалов, подверженных трению: полов, дорожных покрытий, лестниц. Более твердые материалы меньше подвержены истиранию.

Истираемость

Истираемость – потерянная масса материала с одного квадратного метра площади.

Износ

Износ – разрушение материала при одновременном действии ударных и истирающих сил. Износ оценивается в процентном отношении потерянной массы к общей массе материала.

Сопротивление удару

Сопротивление удару определяется работой, затраченной на разрушение единицы объема материала.

Деформация

Деформацией называется изменение геометрических форм и линейных размеров материала под действием внешних сил. Разделяют упругую и пластическую деформацию:

  • Упругая деформация наблюдается у материалов, которые восстанавливают свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки (например, минеральная вата обладает свойством упругой деформации)
  • Пластическая деформация не позволяет полностью восстановить исходную форму.