1、一、無機非金屬材料定義及分類無機非金屬材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。無機非金屬材料的提法是20世紀40年代以后，隨著現代科學技術的發展從傳統的硅酸鹽材料演變而來的。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一。二、膠凝材料及其分類膠凝材料是：在物理、化學作用下，由塑性漿體變成堅硬固體，并能膠結其他物料成為一定強度的復合固體的物質。又稱膠結材料。 膠凝材料分為有機和無機兩類。前者主要有

2、瀝青和各種樹脂，后者按其硬化條件又分為水硬性和非水硬性兩種。水硬性膠凝材料和水成漿后，能膠結砂石等材料并在空氣和水中硬化，通常稱為水泥。非水硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，又稱氣硬性膠凝材料，如石灰、石膏、鎂質膠凝材料等。三、建筑物理的基本知識建筑物理，是研究聲、光、熱的物理現象和運動規律的一門科學，是建筑學的組成部分。其任務在于提高建筑功能質量，創造適宜的生活和工作環境。該學科形成于20世紀30年代。其分支學科1、建筑聲學，主要研究建筑聲學的基本知識、噪聲、吸聲材料與建筑隔聲、室內音質設計等內容；2建筑光學、主要研究建筑光學的基本知識、天然采光、建筑照面等問題；3建筑熱工學，研究氣候與熱環境、

3、建筑日照、建筑防熱、建筑保溫等知識。四、材料力學基本知識1、應力：材料內部各部分之間相互作用的力 l2、應變：物體在外力作業下，其現狀尺寸所發生的相對改變稱為應變。 l3、強度：金屬的強度是指金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。 l4、硬度：是材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力。 l 5、塑性：是材料在載荷作用下斷裂前發生不可逆永久變形的  能力。 l6、沖擊韌性：是材料在外力沖擊載荷作用下斷裂時消耗能量大小的特征。 基本概念1 材料力學的任務是：研究構件的強度、剛度、穩定性的問題，解決安全與經濟的矛盾。2

4、強度：構件抵抗破壞的能力。 3 剛度：構件抵抗變形的能力。4 穩定性：構件保持初始直線平衡形式的能力。 5 連續均勻假設：構件內均勻地充滿物質。 6 各項同性假設：各個方向力學性質相同。7 內力：以某個截面為分界，構件一部分與另一部分的相互作用力。 8 截面法：計算內力的方法，共四個步驟：截、留、代、平。9 應力：在某面積上，內力分布的集度(或單位面積的內力值)、單位Pa。 10 正應力：垂直于截面的應力() 11 剪應力：平行于截面的應力(t)12 彈性變形：去掉外力后，能夠恢復的那部分變形。 13 塑性變形：去掉外力后，不能夠恢復的那部分變形。 14 四種基本變形：拉伸或壓縮、剪切、扭轉、

5、彎曲。 二、拉壓變形15 當外力的作用線與構件軸線重合時產生拉壓變形。 16 軸力：拉壓變形時產生的內力。17 計算某個截面上軸力的方法是：某個截面上軸力的大小等于該截面的一側各個軸向外力的代數和，其中離開該截面的外力取正。 18 畫軸力圖的步驟是：畫水平線，為X軸，代表各截面位置； 以外力的作用點為界，將軸線分段； 第一章 緒 論§1.1 材料力學的任務 二、基本概念1、構件：工程結構或機械的每一組成部分。（例如：行車結構中的橫梁、吊索等） 材料力學研究變形體，研究力與變形的關系。2、 變形：在外力作用下，固體內各點相對位置的改變。(宏觀上看就是物體尺寸和形狀的改變）彈性變形 隨外

6、力解除而消失塑性變形(殘余變形) 外力解除后不能消失 剛度：在載荷作用下，構件抵抗變形的能力3、內力：構件內由于發生變形而產生的相互作用力。（內力隨外力的增大而增大） 強度：在載荷作用下，構件抵抗破壞的能力。4、穩定性： 在載荷作用下，構件保持原有平衡狀態的能力。強度、剛度、穩定性是衡量構件承載能力的三個方面，材料力學就是研究構件承載能力的一門科學。 三、材料力學的任務材料力學的任務就是在滿足強度、剛度和穩定性的要求下，為設計既經濟又安全的構件，提供必要的理論基礎和計算方法研究構件的強度、剛度和穩定性,還需要了解材料的力學性能。因此在進行理論分析的基礎上，實驗研究是完成材料力學的任務所必需的途

7、徑和手段。 四、材料力學的研究對象構件的分類：桿件、板殼*、塊體*材料力學主要研究桿件 直桿軸線為直線的桿 曲桿軸線為曲線的桿扭轉受力特點及變形特點: 桿件受到大小相等,方向相反且作用平面垂直于桿件軸線的力偶作用, 桿件的橫截面繞軸線產生相對轉動。1.材料力學就是研究構件強度、剛度、穩定性理論 2.變形性質分為彈性變形、塑性變形 3.研究內力的方法是截面法 4.表示內力密集的程度是應力5.基本變形有：軸向拉伸或壓縮、剪切、扭轉、彎曲 6軸力圖是表示軸力與橫截面積關系7.平面假設是受軸向拉伸的桿件，變形后橫截面積仍保持不變為平面，兩平面相對位移了一段距離8.應力集中是會在其局部應力驟然增大的現象

8、9低碳鋼的四個表現階段彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段 10.代表材料強度性能的主要指標是屈服強度和抗拉強度 11塑性指標主要是伸長率和斷面收縮率 12.%為塑性材料為脆性材料13連接桿主要有鉚釘鏈接、螺栓鏈接、焊接、鍵連接、銷軸鏈接 14剪切計算主要有安全計算、加工計算、運算安全計算15焊接的對焊接和搭焊接兩種，其中對焊接有對接、V型、X型 d³5d<5%計算各段上的軸力；在水平線上畫出對應的軸力值。（包括正負和單位） 19 平面假設：變形后橫截面仍保持在一個平面上。 20 拉（壓）時橫截面的應力是正應力，=N/A 21 斜截面上的正應力：=cos² 22

9、 斜截面上的切應力：t =Sin2/223 胡克定律：桿件的變形時與其軸力和長度成正比，與其截面面積成反比，計算式L=NL/EA（適用范圍p） 24 胡克定律的微觀表達式是=E 。25 彈性模量（E）代表材料抵抗變形的能力（單位Pa）。 26 應變：變形量與原長度的比值=L/L（無單位），表示變形的程度。 27 泊松比（橫向變形與軸向變形之比 ）=1/28 鋼（塑）材拉伸試驗的四個過程：比例階段、屈服階段、強化階段、勁縮階段。29 比例極限p ：比例階段的最大應力值。 30 屈服極限s ：屈服階段的最小應力值。31 強化極限b ：斷裂前能承擔的最大應力值。 32 脆、塑材料的比較：脆材無塑性變

10、形，抗壓不抗拉；塑材抗拉也抗壓。 脆材對應力的集中的反應敏感，塑材不敏感。33 應力集中：在形狀變化處，應力特別大的現象。34 延伸率：拉斷后，變形量與原長的比值 (=L1/L，5%為塑材)35 冷作硬化：進入強化階段后，卸載再重新加載，比例極限增大的現象。 38 極限應力jx：失去承載能力時的應力39 許用應力:保證安全允許達到的最大應力。 42 計算思路：外力 內力 應力。43 超靜定問題：未知力多于平衡方程個數的問題（用平衡方程不能或不能全部計算出構件的外力）。44 計算超靜定問題：除平衡方程以外，更需依據變形實際建立補充方程。 45 剪力：平行于截面的內力（Q），該截面稱作剪切面。46

11、 單剪：每個釘有一個剪切面。 雙剪：每個釘有兩個剪切面。 48 擠壓力：兩構件相互接觸面所承受的壓力。 三、扭轉1 外力偶矩的矢量方向與桿件的軸線重合時桿件發生（扭轉）變形。桿件的兩個相鄰截面發生繞軸線的相對轉動。2 傳動軸所傳遞的功P(kw)，轉速n(r/min),則此外力偶矩為Me=9.549P/n(N*m)。 3 扭轉變形時，桿件橫截面上的內力稱扭矩 。表示各截面上扭矩大小的圖形，稱作扭矩圖。4 兩正交線之間的直角的改變量（t），稱為剪應變。表示剪切變形的嚴重程度。 5 剪切胡克定律=Gt ，式中G稱為材料剪切彈性模量。 6 薄壁扭轉構件橫截面上某點的剪應力tttnttt，式中tt為圓形

12、橫截面包圍的面積，為該點處的壁厚。 7 Ip=A²dA稱為截面的極慣性矩 。 四、彎曲應力：1 梁彎曲時，作用線與橫截面平行的內力，稱為剪力 。數值上等于該截面之左側或右側梁上各個橫向外力的代數和，繞截面順轉的力為正。2 梁彎曲時，作用面垂直于軸線的內力偶矩，稱為彎矩。數值上等于該截面之左側或右側梁上各個外力（包括力偶）對截面力矩的代數和，使截面處產生凹變形的力矩為正。3 無均布載荷梁段，剪力為水平直線 。 無剪力（零）的梁段，彎矩為水平直線 。在集中力作用的截面，剪力圖上發生轉折 ， 在集中力偶作用的截面，彎矩圖上發生躍變 。在剪力為零的截面，彎矩有極大值。最大彎矩發生在Q=0 ，

13、集中力偶兩側、懸臂梁根部 和集中力的截面上。 Iz=Ay²dA稱為截面的軸慣性矩。式中y是微面積dA到中性軸的距離。 中性軸通過截面的形心，是拉壓區的分界線。 五、彎曲時的位移1 撓度是梁彎曲時橫截面的形心在垂直于梁軸線方向的位移 。 2 轉角是梁變形時橫截面繞其中性軸旋轉的 角度。 六、超靜定問題1 使用靜力平衡方程不能求出結構或構件全部約束力或內力的問題。 2 多余約束力：解除維持構件平衡的多余約束后，以力代替該約束對構件的作用力。 變形協調方程多余約束力與基本力共同作用的變形滿足梁的約束條件。 七、應力狀態和強度理論 1 應力狀態：受力構件內部一點處不同方位截面應力的集合。 單

14、元體：圍繞構件內一點處邊長為無窮小的立方體。 主平面：單元體上剪力為零的截面4 截面核心：壓力作用線通過此區域，受壓桿橫截面上無拉應力。 5 彎矩扭合構件選用空心圓形截面比較合理。 九、壓桿穩定1 穩定性：受壓桿件保持原有直線平衡形式的能力。 2 臨界力Pcr：受壓桿件能保持穩定的最大壓力。9 提高穩定措施：環形截面；減小長度；固定牢固。冷拉是在常溫條件下，以超過原來鋼筋屈服點強度的拉應力，強行拉伸鋼筋，使鋼筋產生塑性變形以達到提高鋼筋屈服點強度和節約鋼材為目的。冷拔-是材料的一種加工工藝，對于金屬材料，冷拔指的是為了達到一定的形狀和一定的力學性能，而在材料處于常溫的條件下進行拉拔。冷拔的產品

15、較之于熱成型有：尺寸精度高和表面光潔度好的優點。 等截面桿橫截面的大小形狀不變的桿 變截面桿橫截面的大小或形狀變化的桿等截面直桿等直桿 §1.2 變形固體的基本假設在外力作用下，一切固體都將發生變形，故稱為變形固體。在材料力學中，對變形固體作如下假設：1、連續性假設：認為整個物體體積內毫無空隙地充滿物質灰口鑄鐵的顯微組織 球墨鑄鐵的顯微組織 2、均勻性假設：認為物體內的任何部分，其力學性能相同普通鋼材的顯微組織 優質鋼材的顯微組織 3、各向同性假設：認為在物體內各個不同方向的力學性能相同（沿不同方向力學性能不同的材料稱為各向異性材料。如木材、膠合板、纖維增強材料等）4、小變形與線彈性

16、范圍：認為構件的變形極其微小，比構件本身尺寸要小得多。 如右圖，遠小于構件的最小尺寸，所以通過節點平衡求各桿內力時，把支架的變形略去不計。計算得到很大的簡化。 §1.3 外力及其分類外力：來自構件外部的力（載荷、約束反力） 按外力作用的方式分類體積力：連續分布于物體內部各點的力。如重力和慣性力 表面力：分布力：連續分布于物體表面上的力。如油缸內壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力集中力：若外力作用面積遠小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點的集中力。 按外力與時間的關系分類靜載：載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動很不顯著，稱為靜載動載：載荷隨時間而變化。如交變載荷和沖擊

17、載荷 §1.4 內力、截面法和應力的概念內力：外力作用引起構件內部的附加相互作用力。 求內力的方法 截面法(1) 假想沿m-m橫截面將桿切開 (2)留下左半段或右半段 (3)將棄去部分對留下部分的作用用內力代替 (4)對留下部分寫平衡方程，求出內力的值。 §1.5 變形與應變1.位移：MM' 剛性位移；變形位移。 2.變形：物體內任意兩點的相對位置發生變化。取一微正六面體 兩種基本變形：線變形 線段長度的變化 角變形 線段間夾角的變化 3.應變正應變（線應變）x方向的平均應變： 切應變（角應變） 桿件的基本變形：拉伸（壓縮）、剪切、扭轉、彎曲 第二章 拉伸、壓縮與剪

18、切(1)§2.1 軸向拉伸與壓縮的概念和實例受力特點與變形特點：作用在桿件上的外力合力的作用線與桿件軸線重合，桿件變形是沿軸線方向的伸長或縮短。§2.2 軸向拉伸或壓縮時橫截面上的內力和應力 2、軸力：截面上的內力由于外力的作用線與桿件的軸線重合，內力的作用線也與桿件的軸線重合。所以稱為軸力。4、軸力圖：軸力沿桿件軸線的變化桿件的強度不僅與軸力有關，還與橫截面面積有關。必須用應力來比較和判斷桿件的強度。在拉（壓）桿的橫截面上，與軸力FN對應的應力是正應力 。根據連續性假設，橫截面上到處都存在著內力。 觀察變形：平面假設變形前原為平面的橫截面，變形后仍保持為平面且仍垂直于軸線

19、。 從平面假設可以判斷：（1） 所有縱向纖維伸長相等（2）因材料均勻，故各纖維受力相等 （3）內力均勻分布，各點正應力相等，為常量 §2.3 直桿軸向拉伸或壓縮時斜截面上的應力實驗表明：拉（壓）桿的破壞并不總是沿橫截面發生，有時卻是沿斜截面發生的 §2.4 材料拉伸時的力學性能 一 試件和實驗條件：常溫、靜載 二 低碳鋼的拉伸 明顯的四個階段1、彈性階段ob 2、屈服階段bc（失去抵抗變形的能力） 3、強化階段ce（恢復抵抗變形的能力） 4、局部徑縮階段ef兩個塑性指標: 斷后伸長率 斷面收縮率 5%為塑性材料 5%為脆性材料 低碳鋼的S20-30% 60%為塑性材料 三

20、卸載定律及冷作硬化1、彈性范圍內卸載、再加載 2、過彈性范圍卸載、再加載 材料在卸載過程中應力和應變是線性關系，這就是卸載定律。 材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為冷作硬化或加工硬化。 四 其它材料拉伸時的力學性質對于沒有明顯屈服階段的塑性材料，用名義屈服極限p0.2來表示。 對于脆性材料（鑄鐵），拉伸時的應力應變曲線為微彎的曲線，沒有屈服和徑縮現象，試件突然拉斷。斷后伸長率約為0.5%。為典型的脆性材料。 拉伸與壓縮在屈服階段以前完全相同 三 脆性材料（鑄鐵）的壓縮脆性材料的抗拉與抗壓性質不完全相同 壓縮時的強度極限遠大于拉伸時的強度極限 一 、安全因數和許用應力變形特點：位于兩力之間的

21、截面發生相對錯動。切應力強度條件：許用切應力，常由實驗方法確定 第三章 扭 轉§3.1 扭轉的概念和實例16按照強度條件設計的構件尺寸取大值，許應用荷載取小值， 17切應力互等原理是在單元體互相垂直的平面上，垂直于兩面交線的切應力數值相等，其方向均指向或背離該交線，18脆性材料的抗拉能力低于其抗剪能力，塑性材料的抗剪能力則低于抗拉能力 19純彎曲是指梁橫截面上只有彎矩無剪力的彎曲20橫力彎曲指的是梁橫截面上既有彎矩又有剪力的彎曲變形21材料力學的基本假設連續性假設、均勻性假設、各向同性假設水泥的生產工藝過程生產工藝 硅酸鹽水泥生產工藝流程可分為生料制備、熟料煅燒、水泥制成（粉磨）和包

22、裝等過程。1.生料制備 包括從原料破碎開始至成分調配到合乎要求的生料過程。生料制備有干法和濕法兩種方法。在干法制備過程中,石灰石等大塊硬質原料，按傳統工藝是先經過一次破碎至大小在100mm左右的塊料,或再經第二次破碎至小于25mm的塊料（近年來已發展一次即破碎至小于25mm的塊料工藝）。粘土等含水原料則應經烘干再與石灰石、鐵礦石等按比例送入磨機內，研磨成細的生料粉，輸入攪拌庫，在庫中用壓縮空氣攪拌,并調整成分至合格的生料粉。濕法制備生料過程與干法的主要區別，在于粘土是先用水淘洗成泥漿，與石灰石和鐵礦石共同研磨至含水分約為35的生料漿。干法制備生料的主要優點是在煅燒水泥熟料時的熱耗比濕法低,每千

23、克熟料的熱耗只需要3.64.6MJ，而濕法需要 5.26.3MJ。但濕法制備的生料成分較易均勻。一些先進干法生產水泥廠，近年來采用原料預均化和生料成分自動控制等措施，以保證生料粉成分的均勻。 生料的研磨在不同類型的磨機中進行，主要有球磨、管磨、立式磨和烘干與研磨同時進行的中間卸料磨等。為節約研磨過程的電能、提高磨機效率，生產中常采用閉路（圈流）式粉磨，即將出磨機物料先經過一個顆粒分級設備選粉機，選出細顆粒部分作為產品，粗顆粒部分返回磨機內繼續研磨。閉路系統粉磨比開路粉磨(不經過選粉機分級)的產量約可提高1525，并減少了過粉碎現象。缺點是設備投資大、操作和管理較復雜。近年來，又采用一種新型的帶

24、選粉機的立式輥輪磨,將破碎、研磨、干燥和分級在同一個裝置內完成。目前,最大的立式磨每小時產量可達400t。 2.熟料煅燒 已制備好的生料在不同型式的窯內煅燒成水泥熟料。一般生料粉或生料漿在回轉窯內煅燒，中國大多數小型水泥廠均采用立窯煅燒，用立窯煅燒時生料粉中混入需要的煤粉，并加適量水混合制成直徑為1030mm的生料球。立窯煅燒的水泥熟料質量略差，但煅燒溫度低，耗煤量較小。為了節約能耗、提高回轉窯的生產能力，自70年代開始發展了窯尾帶預熱器和分解爐的窯外分解技術。 水泥生料在窯內受熱過程中發生一系列物理和化學變化，如游離水的蒸發、粘土脫去結晶水、碳酸鈣分解成氧化鈣。后者與粘土中的氧化硅和氧化鋁及鐵礦石間發生固相反應生成化合物，它們的存在形式主要有四種，即硅酸三鈣(3CaO·SiO2，簡寫C3S)、硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡寫C2S）,鋁酸三鈣(3CaO·AI2O3，簡寫C2A)和鐵