机械相关专业术语.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作弹性极限代号：e；单位：MPa(或N/mm2) 简介：指金属材料受外力（拉力）到某一限度时，若除去外力，其变形（伸长）即消失而恢复原状，弹性极限即指金属材料抵抗这一限度的外力的能力,如果继续使用拉力扩大，就会使这个物体产生塑性变形，直至断裂（拿圆棒拉伸试样来说，随着拉力增加，圆棒样产生弹性变形；拉力超过弹性极限，圆棒样开始发生颈缩现象；拉力继续增加直至抗拉极限，圆棒样断裂）。 材料做拉伸试验时，应力与应变将呈现一函数关系，而当应力达到某一值，材料将不会自行恢复原状，此一应力值，称为弹性限度。若材料塑承受的应力小于弹性限度，则可以自行恢复原状

2、 弹性极限 在应力除遗留任何永久变形的条件下，材料能承受的最大应力，用公斤/厘米2帕表示 注：在实际测量应变时，往往采用小负荷而不用零负荷作为最终或最初的参考负荷。屈服强度科技名词定义中文名称：屈服强度 英文名称：yield strength 定义：材料开始产生宏观塑性变形时的应力。 所属学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录一、概要 二、屈服强度标准 三、影响屈服强度的因素 四、屈服强度的工程意义编辑本段一、概要 材料拉伸的应力-应变曲线yield strength 又称为屈服极限 ，是材料屈服的临界应力值。 （1）对

3、于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）；（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。 当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或

4、屈服强度(ReL或Rp0.2)。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销后可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销后不能恢复原来形状，形状发生变化，伸长或缩短） 建筑钢材以 屈服强度 作为设计应力的依据。 所谓屈服，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过度，它标志着宏观塑性变形的开始。 编辑本段二、屈服强度标准建设工程上常用的屈服标准有三种： 1、比例极限 应力-应变曲线上符合线性关系的最高应

5、力，国际上常采用p表示，超过p时即认为材料开始屈服。 2、弹性极限 试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以Rel表示。应力超过Rel时即认为材料开始屈服。 3、屈服强度 以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为Rp0.2。 编辑本段三、影响屈服强度的因素影响屈服强度的内在因素有： 结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；(2)形变强化；(3)沉淀强化和弥

6、散强化；(4)晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有： 温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 编辑本段四、屈服强度的工程意义-传统的强度设计方法，对

7、塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力=ys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力=b/n，安全系数n一般取6。 需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。 -屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。强度极限 符号：b(下标)；单位：MPa(或N/mm2) 出现于拉伸曲

8、线SB阶段,构件在外力作用下进一步发生形变.是保持构件机械强度下能承受的最大应力. 强度极限;ultimate strength 物体在外力作用下发生破坏时出现的最大应力，也可称为破坏强度或破坏应力。一般用标称应力来表示。根据应力种类的不同，可分为拉伸强度(t)、压缩强度(c)、剪切强度(s)等。 断裂韧度科技名词定义中文名称：断裂韧度 英文名称：fracture toughness 定义1：含裂纹的构件抵抗裂纹失稳扩展的能力。 所属学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科） 定义2：在线弹性断裂力学中材料抵抗裂纹扩展的能力。 所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程

9、结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 在弹塑性条件下，当应力场强度因子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断裂韧度。它反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆断的能力，是材料的力学性能指标。金属材料泊松比 定义在弹性范围内，金属丝沿长度方向伸长时，径向尺寸缩小，反之亦然。即轴向应变E与径向应变Er存在下列关系： Er=-uE 式中u就是金属材料的泊松比。 泊松泊松（Poisson, Simeon-Denis）（17811840），法国数学家。弹性模量科技名词定义中文名称：弹性模量 英文名称

10、：elastic modulus 定义：材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值。 所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以，“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。目录定义 意义： 说明: 弹性模量： 编辑本段定义拼音:tanxingmoliang 英

11、文名称：Elastic Modulus， 一般地讲，对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。例如： 线应变 对一根细杆施加一个拉力F，这个拉力除以杆的截面积S，称为“线应力”，杆的伸长量dL除以原长L，称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L) 剪切应变 对一块弹性体施加一个侧向的力f（通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度a称为“剪切应变”，相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a 体积应变 对弹性体施加

12、一个整体的压强p，这个压强称为“体积应力”，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V) 编辑本段意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。 编辑本段说明:又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性t变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相

13、应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示，单位为牛/米2。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称为剪切模量，用G表示；压缩形变时的模量称为压缩模量，用K表示。模量的倒数称为柔量，用J表示。 拉伸试验中得到的屈服极限s和强度极限b ，反映了材料对力的作用的承受能力，而延伸率 或截面收缩率，反映了材料缩性变形的能力，为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度，在实际工程结构中，材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的，这是因为一旦零件按应力设计定型，在弹性变形范围内的服役过程中，是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。一般按引起单位应变的负荷为该零件的刚度，例如，在拉压构件中其

14、刚度为： 式中 A0为零件的横截面积。 由上式可见，要想提高零件的刚度E A0,亦即要减少零件的弹性变形，可选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积，刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性，对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此，构件的理论分析和设计计算来说，弹性模量E是经常要用到的一个重要力学性能指标。 在弹性范围内大多数材料服从胡克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E，也叫杨氏模量。 弹性模量 在比例极限内，材料所受应力如拉伸，压缩，弯曲，扭曲，剪切等）与材料产生的相应应变之比，用牛/米2表示 。 编辑本段弹性模量：材料的抗弹性变形的一个量，材料刚度

15、的一个指标。 弹性模量E=2.06e11Pa=206GPa (e11表示10的11次方) 它只与材料的化学成分有关，与其组织变化无关，与热处理状态无关。各种钢的弹性模量差别很小，金属合金化对其弹性模量影响也很小。 1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大气压(atm) 1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm) 1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克/厘米2(kg/cm

16、2)=0.987大气压(atm) 1大气压(atm)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克/厘米2(kg/cm2)=1.0133巴(bar)抗拉强度科技名词定义中文名称：抗拉强度 英文名称：tensile strength 定义1：材料在拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力。 所属学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科） 定义2：岩体、土体在单向受拉条件下，破坏时的最大拉应力。 所属学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 定义3：抵抗土体裂断时的强度。 所属学科：土壤学（一级

17、学科）；土壤物理（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录抗拉强度（tensile strength） 抗拉强度的定义及符号表示：编辑本段抗拉强度（tensile strength）试样拉断前承受的最大标称拉应力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为RM，单位为MPA。 编辑本段抗拉强度的定义及符号表示：试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（），称为抗拉强度（b），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算

18、公式为： =Fb/So 式中：Fb-试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）； So-试样原始横截面积，mm2。 抗拉强度（ Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。 万能材料试验机当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 单位:kn/mm(单位面积承受的公斤力) 抗拉强度：extensional rigidity. 抗拉强度=Eh，其中

19、E为杨氏模量，h为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定!剪切模量科技名词定义中文名称：剪切模量 英文名称：shear modulus 其他名称：剪变模量 定义：材料在弹性变形阶段内，剪应力和对应的剪应变的比值。 所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片剪切模量，材料常数,是剪切应力与应变的比值。又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下，在弹性变形比例极限范围内，切应力与切应变的比值。它表征材料

20、抵抗切应变的能力。模量大，则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量，是单位剪切力作用下发生切应变的量度，可表示材料剪切变形的难易程度。目录桥梁活载作用内力计算 纤维复合材料层间剪切模量测试 筑坝堆石料的剪切模量 1. 试料与试验条件 2. 试验结果与分析 3. 结语弹性模量有关内容 弹簧钢的切变模量取值桥梁活载作用内力计算 纤维复合材料层间剪切模量测试 筑坝堆石料的剪切模量 1. 试料与试验条件 2. 试验结果与分析 3. 结语弹性模量有关内容 弹簧钢的切变模量取值展开编辑本段桥梁活载作用内力计算刚度参数，所使用的混凝土的剪切模量G可取等于0.425E，E是混凝土的弹性模量。 编辑本段纤

21、维复合材料层间剪切模量测试随着纤维增强复合材料产品的广泛应用，且产品设计均采用计算机，特别是航天航空部门、军工产品，计算越来越精确，因此，对材料性能要求更全面，如要求测出复合材料层板的层间剪切模量G13，G23等性能。根据我们的长期实践经验及理论分析，可以应用GB/T1456三点外伸梁弯曲法来测试复合材料层板的G13、G23等。 三点外伸梁弯曲法的特点是，可以用梁外伸端的位移（挠度）独立地计算出梁材料的弯曲弹性模量。由梁当中的挠度及外伸端的位移（挠度）可以一次计算出梁材料的层间剪切模量，不必象文献等解联立方程，其优越性显著。 编辑本段筑坝堆石料的剪切模量工开采的碎石(堆石料)是堆石坝主要的筑坝

22、材料，为了较好地把握堆石料的等效动剪切模量和等效阻尼比特性，为堆石坝地震反应分析时的材料参数选取提供依据，笔者采用新研制的高精度大型液压伺服三轴仪1，对若干堆石坝工程的十余种模拟堆石料进行等效动剪切模量与等效阻尼比试验，按统一的经验公式进行必要的参数换算或均化处理，给出了堆石料最大等效动剪切模量的估算式，并将其与国内外8座堆石坝现场弹性波试验深入比较，对各种堆石料的等效动剪切模量、等效阻尼比与动剪应变幅的依赖关系进行综合分析，给出试验的统计结果，建议了归一化等效动剪切模量与动剪应变幅以及等效阻尼比与动剪切应变幅关系的取值范围。 试料与试验条件本文试验用料均为人工开采的堆石料，根椐实际工程设计级

23、配要求和三轴仪试样直径模拟的试料级配曲线如图1所示。其中，公伯峡堆石坝的3种主堆石料采用的是同一种级配曲线。表1列出各试料的岩性、平均粒径、不均匀系数、初始孔隙比以及围压等试验条件。除了瀑布沟和关门山堆石料外，其它堆石料的试验均在等向固结条件下进行，振动时采用不排水状态。试样制备采用分层压实法，试验振动频率均为0.1Hz. 土的非线性性质通常采用等效线性模型，即把土视为粘弹性体，用等效动弹模Eeq(或动剪切模量Geq)和等效阻尼比h这两个参数来反映土的动应力-应变关系的非线性和滞后性，并把它们表示为动应变幅的函数。需要指出，试验中每级荷载振动1215次，不同的加荷周次实测的应力-应变滞回曲线多

24、少有一些差别，由此算出的等效动弹模和阻尼比也不完全一样。因此，在分析整理试验成果时，轴向应变、等效动弹模以及阻尼比均以第3次至第10次的平均值给出。 试验结果与分析2.1最大等效动弹模(Eeq)max的确定本文试验所测得最小轴向应变可信度为10-5量级，尽管试验数据中还有小于10-5的一些数据，但其离散度较大。图2给出一组等效动弹模与轴向应变关系的实测结果。以往的研究表明2，砂、砾石、软岩无论是静力还是动力荷载条件下，当轴向应变小于10-5时均具有线弹性性质。因此，如图2所示，本文按a10-610-5范围内堆石料呈线弹性假定推求最大等效动弹模(Eeq)max。这种方法与现行的一些土工试验规范建

25、议的方法不同，规范建议用1/Eeq与轴向应变a关系在纵轴上截距的倒数求出最大等效动弹模。事实上，这种方法基于双曲线模型的假定，对堆石料来说1/Eeqa并不一定满足直线关系，且在延伸实验数据时含有较多的不确定性或任意性。 2.2最大等效动剪切模量(Geq)max与平均有效应力m的关系实测最大等效动弹模(Eeq)max?与平均有效应力m在对数坐标下可以近似地直线关系，表示为 (Eeq)maxknm (1) 式中：k是等效弹模系数，n是模量指数，Eeq和m的单位是kPa. 为了便于比较，将最大等效动弹模(Eeq)max换算成最大等效动剪切模量(Geq)max，并引入F(e)以消除孔隙比的影响，于是最

26、大等效动剪切模量可表示为4 (Geq)maxAF(e)nm? (2) 式中：A为等效剪切模量系数；e为孔隙比；F(e)(2.17-e)2/(1+e)是孔隙比函数；(Geq)max为最大等效动剪切模量，(Geq)max(Eeq)max/2(1+)，其中泊桑比根据试验条件取值，即不排水状态取0.5.剪应变与轴向应变a的关系为 =a(1+) (3) 表2列出13种堆石料的等效弹模系数k、等效剪切模量系数A、模量指数n和孔隙比函数F(e).由表2可见，尽管这13种堆石料的岩性及风化程度、初始孔隙比和级配(包括平均粒径、不均匀系数)都有较大的差别，但模量指数n的变化范围大致在0.40.6之间，与文献5统

27、计的8种粗砾料的结果一致。而等效剪切模量系数A的范围较大，从2000到10000之间变化。图3汇总了本文所完成的13种堆石料的试验结果。为了与现场弹性波试验结果比较，对所有试验数据再进行回归分析给出其平均线和上、下包线。可以看出，平均模量指数为0.5，平均等效动剪切模量系数为7645. 2.3现场弹性波试验与室内三轴试验结果比较70年代末80年代初，日本电力中央研究所对日本的5座不同岩质的堆石坝进行了弹性波试验并将其试验结果与室内大型三轴试验进行过比较-7，日本建设省土木研究所曾对三保和七宿两座堆石坝进行过现场弹性波试验和室内大型三轴试验-9。笔者等对我国关门山面板堆石坝进行了现场弹性波试验并

28、与文献6，7做过比较分析5。本文将再次引用这些成果，将室内试验测得的13种堆石料的平均最大等效动剪切模量及其上、下包线按下式换算成剪切波速进行比较 (4) 式中：g是重力加速度,9.81m/s2;t是堆石体密度,t/m3；最大等效动剪切模量(Geq)max的单位应换算成t/m2；剪切波速vs的单位是m/s. 需要说明，式(2)中的平均有效应力9? m1/3(1+)(1+K)tz (6) 式中：泊松比取0.35，主应力比K取1.5，z为深度，m. 图4是现场弹性波试验与室内三轴试验结果比较，其中曲线4是本文图3中建议的平均线方程，曲线5和曲线6分别是图3中的上包线和下包线。曲线7是关门山面板坝现

29、场弹性波试验成果。 由此可见，本文室内大型三轴试验给出的范围基本包络了日本和我国的8座堆石坝现场弹性波试验的结果。现代堆石坝采用机械化碾压施工技术，堆石坝体的密度较高且都比较接近，因此8座堆石坝现场弹性波试验结果基本吻合，关门山面板坝的试验结果近似为平均值。总体来说，室内大型三轴仪试验所得到的结果比现场弹性波试验结果要低一些，这主要是由于实际工程堆石料颗粒间构造安定，而室内试验时堆石材料受到严重扰动以及试样尺寸限制所致。 2.4归一化等效动剪切模量Geq/(Geq)max与动剪应变幅关系图5给出归一化等效动剪切模量随动剪应变幅的依赖关系的典型实例，即吉林台与洪家度两座面板堆石坝主堆石料的试验结

30、果。一般来说，归一化等效动剪切模量随动剪应变幅增大而衰减，其衰减的程度主要受围压c或平均有效应力m的影响。围压越低，归一化等效动剪切模量衰减就越快(即衰减曲线偏左下侧)，这一现象与砂的研究成果类似。由图5可以看出，归一化等效动剪切模量随动剪应变幅变化是有一定范围的，且变化范围因材料不同而异。洪家渡堆石料的上限比吉林台堆石料略高，且归一化等效动剪切模量随动剪应变幅的变化范围也比吉林台要大一些。但总体上看，两者的差别并不十分显著。 为了对各种堆石料的试验结果进行比较，将作者近年来用本文方法测得的各种堆石料的归一化等效动剪切模量与动剪应变幅的依赖关系汇总于图6.图中每条曲线表示一种试验堆石料Geq/

31、(Geq)max变化范围的平均值。从图中结果可以看出，尽管这些堆石料的岩性和级配等有较大差别，且最大等效动剪切模量的变化范围也较大，但各种堆石料的归一化等效动剪切模量与动剪应变幅的依赖关系的离散性并不大。为便于应用，本文将图6中各种堆石料的试验结果再做平均处理，建议了一般堆石料归一化等效动剪切模量与动剪应变幅依赖关系的取值范围如图7所示。 图6各种堆石料归一化等效动剪切模量 与动剪应变幅关系平均值的比较 图7堆石料归一化等效动剪切模量 与动剪应变幅关系取值范围 图8各种堆石料等效阻尼比 与动剪应变幅关系平均值的比较 图9堆石料等效阻尼比 与动剪应变幅关系取值范围 2.5等效阻尼比h与动剪应变幅

32、的关系大量的研究表明，4，7，8，动剪切模量越高等效阻尼比就越低，等效阻尼比不仅随动剪应变幅的增大而增加，而且还与围压c或平均有效应力m有关，在相同的动剪应变幅情况下，围压c增大，等效阻尼比减小。此外，固结应力比K对等效阻尼比也有影响，即在相同的围压c及动剪应变幅情况下，固结应力比K增加则等效阻尼比减小。本文汇总了各种堆石料的等效阻尼比与动剪应变幅的关系如图8，图中每条曲线即代表一种试验堆石料的h变化范围的平均值。可以看出，各种堆石料的等效阻尼比随动剪应变幅变化的离散度比归一化等效动剪切模量随动剪应变幅变化的离散度要大一些。图9是将图8中各种堆石料的试验结果再做平均处理，建议一般堆石料等效阻尼

33、比与动剪应变幅依赖关系的取值范围。总体上看，堆石料的等效阻尼比不高，当动剪应变幅=10-5时，等效阻尼比约2%左右，=10-4时，等效阻尼比接近5%，而当动剪应变幅大于=10-4后，阻尼比上升得较快，这说明堆石料进入较强的非线性，应变滞后于应力的现象越加明显。需要指出，等效阻尼比的离散范围比较大，这一方面是堆石料本身含有的不确定性引起，另一方面也与试验数据的分析整理方法有关。? 结语(1)本文依据室内高精度大型三轴试验给出的十余种堆石料最大等效动剪切模量的估算公式与国内外8座堆石坝现场弹性波试验结果基本吻合，由此说明，尽管堆石坝筑坝材料的级配、初始孔隙比、岩性以及风化程度等不尽相同，但由于采用

34、重型碾机械化施工，现代堆石坝的实际填筑密度较高，坝体内剪切波速分布也大体接近。(2)在尚未取得堆石料试验数据的情况下进行堆石坝地震反应分析，可参考本文图3和图4粗略估计最大等效动剪切模量，参考图7和图9确定归一化等效动剪切模量、等效阻尼比与动剪应变幅的关系。选取计算参数时应主要考虑岩质硬度、静抗剪强度等对最大等效动剪切模量以及衰减关系的影响。应该说，按本文建议公式或给出的范围估算，可以满足工程需要。(3)与粘土和砂相比，筑坝堆石料的试验设备和试验技术方面都存在许多的困难，迄今为止，有关堆石料的动剪切模量和阻尼比方面的试验资料尚不多见，作者将进一步积累资料做深入地研究。 编辑本段弹性模量有关内容

35、材料在外力作用下发生变形。当外力较小时，产生弹性变形。弹性变形是可逆变形，卸载时，变形消失并恢复原状。在弹性变形范围内，其应力与应变之间保持线性函数关系，即服从虎克(Hooke)定律： 弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量。 实际上，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。 对非晶体，甚至对某些多晶体，在较小的应力时，可能会出现粘弹性现象。粘弹性变形是既与时间有关，又具有可恢复的弹性变形，即

36、具有弹性和粘性变形量方面特征。粘弹性变形是高分子材料的重要力学特性之一。 当施加的应力超过弹性极限时，材料发生塑性变形，即产生不可逆的永久变形。通过塑性变形，不但可使材料获得预期的外形尺寸，而且可使材料内部组织和性能产生变化。 单晶体塑性变形的两个基本方式为滑移和孪生。滑移和孪生都是切应变，而且只有当外加切应力分量大于晶体的临界分切应力tC时才能开始。然而，滑移是不均匀切变，孪生为均匀切变。 对于多晶体而言，要求每个晶粒至少具备由5个独立的滑移系才能满足各晶粒在变形过程中相互制约和协调。多晶体中，在室温下晶界的存在对滑移起阻碍作用，而且实践证明，多晶体的强度随其晶粒细化而提高，可用著名的Hal

37、l-Petch公式来加以描述 编辑本段弹簧钢的切变模量取值金属弹簧材料种类繁多，现在大量使用的是弹簧钢。在选用弹簧钢进行弹簧设计计算时，要用到材料的切变模量或弹性模量。目前，国内外几乎所有的设计资料和有关教科书1以及GBT12396-92圆柱螺旋弹簧设计计算等对金属弹簧材料的切变模量都以定值给出。但其中的圆柱螺旋弹簧、蜗卷弹簧、非线性特性线螺旋弹簧、多股螺旋弹簧等，如按上述传统设计资料中给出的切变模量取值，那么，计算的弹簧变形量与其实际测量的变形量有较大的误差。现以我厂生产的NYL-2000型压力试验机上使用的测力弹簧为例试述如下。 1设计计算的弹簧伸长量与实测伸长量 大、小测力弹簧(由上海中

38、国弹簧厂加工)是普通圆柱螺旋拉伸弹簧。弹簧材料为60Si2MnA，热处理4550HRc。其部分设计参数如表1。 表1 名称钢丝直径 (mm)弹簧中径 (mm)有效圈数额定载荷 (N) 大测力弹簧16100125000 小测力弹簧129112.52000 如按表1中的设计参数，并取传统的切变模量值G8104MPa4，计算的大、小测力弹簧在额定载荷下的伸长量分别为91.55mm和90.85mm。弹簧伸长量公式4： 式中：P额定载荷；D弹簧中径；n弹簧有效圈数； d弹簧钢丝直径；G材料切变模量。 上述只是设计计算的弹簧伸长量。众所周知，由于加工后的成品弹簧，特别是热绕成形并需经热处理的弹簧，不可避免

39、地存在着一定的尺寸偏差。如弹簧钢丝直径、弹簧中径等都可能与设计时的参数不同，甚至偏差很大4。这就导致了弹簧的实际伸长量与设计计算的伸长量存在着一定的误差。表2就是笔者根据检验时测量的弹簧的有关尺寸，再按传统的材料切变模量取值计算的伸长量与其实际测量的伸长量比较。 表2单位：mm 序号弹簧外径(D2)弹簧钢丝直径(d)弹簧中径(D)额定载荷下的伸长量(F) 实测值按实测尺寸代入的计算值计算值与实测值之差 大测力弹簧1116.515.75100.759699.723.72 2113.515.897.78789.792.79 3116.215.3100.9108112.484.48 小测力弹簧410

40、211.990.187.591.193.69 5103.2103.511.7591.697100.803.80 6103.511.4692.04109113.014.01 注：额定载荷下计算的伸长量取G8104MPa。 从表2中可以看出，额定载荷下的伸长量，其中按实际测量的弹簧有关尺寸计算的伸长量，要比设计计算的伸长量分别大(-1762093)mm和(0342216)mm。而仍与其实测值相差321415。为什么设计计算的弹簧伸长量与其实测值相差如此之大?正如弹簧中提出：“弹簧的特性线，即使是最精确和最仔细的计算，其结果和实际的数值总有一定程度的差异，这是由于制成的弹簧不可避免的存在着一定的工艺

41、误差，以及材料组织非绝对均匀所造成”。又“由于尺寸误差和材料因素的影响，计算的特性线与实测值有一定的差异”。“因此，对特性线有较严格要求的弹簧应经过试验，反复修改有关尺寸后，方可成批生产”1。可见，弹簧变形量的实测值与其设计计算值的确存在着一定的误差。然而，即使按实际测量的弹簧尺寸代入计算的伸长量为什么仍与其实测值有较大的误差呢?笔者认为，除去弹簧的“尺寸误差”(含测量误差)和“材料因素”(内部组织非绝对均匀)的影响，弹簧的实际伸长量与按其实测尺寸计算的伸长量之间存在的误差，主要原因是由于弹簧材料经过热处理后的切变模量发生了变化而造成的。 2热处理后的弹簧钢的切变模量 为了使弹簧能获得较高的屈

42、服极限、弹性极限、高的屈强比和疲劳强度，弹簧一般都要经过热处理。而经过热处理的弹簧材料的弹性模量和切变模量却发生了变化。其中，切变模量变化较大，如常用的弹簧钢60Si2MnA经过淬火和不同温度回火处理的弹性模量和切变模量抄于表3。 表3弹性模量与切变模量 回火温度350400450480 Ekg/mm220270(360回火)2082320960(440回火)20860 G814382458316 注：回火前先经860淬火 表3说明弹簧材料经过淬火，回火处理后的切变模量G变化较大，在一定范围内随回火温度的升高而增大，并不再是传统的8104MPa等。 3取热处理后的切变模量值计算的弹簧伸长量与其

43、实测值比较 如取表3中450回火后的切变模量值83160MPa，硬度约为47HRc，再按表2中测力弹簧的实测尺寸代入公式计算的结果列于表4。 表4单位：mm 序号额定载荷下的弹簧伸长量 实测值取G=83160MPa的计算值计算值与实测值相对误差(%) 1969593-007 2878638-071 3108108.210.21 487.587.720.25 59796.97-0.03 6109108.72-0.26 注：序号同表2。 显然，表4中按热处理后的切变模量取值计算的弹簧伸长量与其实测值较为接近。其中最大的误差为-071。这说明当弹簧尺寸、载荷等相同时，其伸长量决定于材料的切变模量。或

44、者在不考虑其它条件时，仅因热处理改变了材料的切变模量，如60Si2MnA经450回火处理后的切变模量83160MPa与传统的8104MPa相比就可使弹簧的变形量相差约395；而与GBT12396-92中规定的78103Nmm2则相差662。如果弹簧材料为铬钒钢，如50CrVA，取其600回火时(硬度约为475HRc)的切变模量G值为86600MPa6G8104MPa和78103Nmm2相比较，分别相差825和1103。亦即，当弹簧材料、钢丝直径、弹簧中径、有效圈数以及结构、载荷等都保持不变时，只是由于材料经过热处理后的切变模量值改变，将使弹簧的变形量早在设计计算时就已产生了先天性误差395或6

45、62，甚至更达825或1103。这个误差并不是由于弹簧尺寸和材料内部的组织不均匀所造成的，而是人为的误处理或忽略了热处理对材料切变模量的影响。因为，切变模量不仅仅是材料本身固有的特性，而且还与热处理状态有关，并决定弹簧的变形量与载荷之间的关系。为此，笔者认为，在对特性线要求较高的螺旋弹簧进行设计计算时，似应根据弹簧的服役条件，如工作温度、载荷等，且考虑热处理对其切变模量的影响。即按热处理后的弹簧材料的切变模量取值，而不是传统的给定值。即使对于特性线要求不高的螺旋弹簧来说，也不该不考虑弹簧经过热处理后的切变模量的变化。至于具体应取何值，这主要根据弹簧的工作条件、载荷性质等确定。一般情况下，弹簧需经淬火加中温回火处理。按GBT12396-92规定，热处理45HRc50HRc。只要在相应的回火温度和硬度要求范围内选取切变模量即可。 至于合金为单相固溶体时，由于溶质原子存在会呈现固溶强化效果，对某些材料还会出现屈服和应变时效现象；当合金为多相组织结构时，其变形还会受到第二相的影响，呈现弥散强化效果。 而陶瓷晶体，由于其结合键（离子键、共价键）的本性，再加上陶瓷晶体中的滑移系少，位错的b大，故其塑性变形相对金属材料要困难得多，只