强度（通用6篇）
篇1：强度
建筑材料的强度和比强度是什么?
(一) 强度
材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力，称为强度，通常以材料在外力作用下失去承载能力时的极限应力来表示，亦称为极限强度。
由于外力作用情况不同，材料主要有抗拉、抗压、抗弯、抗剪等四种强度，
材料的静力强度是通过对材料试件进行破坏试验而测得的。
静力强度分类
(二) 比强度
比强度是按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比，是衡量材料轻质高强的一项重要指标。比强度越大，材料轻质高强的性能越好。优质的结构材料，要求具有较高的比强度。轻质高强的材料是未来建筑材料发展的主要方向。
篇2：强度
机械专业基础知识 金属屈服强度 抗拉强度、机械专业基础知识--金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识 专业基础知识 金属屈服强度、
[日期：2005-03-28 编]
来源：Jackyc
原创文稿
作者：陈俊光 [字体：大 中 小]
钢材机械性能介绍 1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变 形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设 Ps 为屈服点 s 处的外力，为试样断面积，Fo 则屈服点 σs =Ps/Fo(MPa)，MPa 称为兆帕等于 N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.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。3.抗拉强度（σb）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉 强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。设 Pb 为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo 为试样截面面积，则抗拉强度 σb= Pb/Fo（MPa）。4.伸长率（δs）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。5.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。6.硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性 越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。⑴布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般 3000kg）把一定大小（直径一般为 10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2(N/mm2)。⑵洛氏硬度（HR）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。它是用一个支持角 120°的金刚 石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： HRA：是采用 60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸 铁等）。HRC：是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等
篇3：强度
光合作用和呼吸作用的过程中都伴有气体的产生和消耗, 一般以光合速率和呼吸速率 (即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量) 来表示植物光合作用和呼吸作用的强度, 并以此间接表示植物合成和分解有机物的量。
一、呼吸作用强度的判断
在黑暗条件下植物不进行光合作用, 只进行呼吸作用, 因此此时测得的氧气吸收量 (即空气中O2的减少量或二氧化碳的释放量) 就可直接反映呼吸速率。如图1。
二、光合作用强度与呼吸作用强度关系的判断
在光照下, 植物同时进行光合作用和呼吸作用, 因此此时测得的值并不能反映植物实际的光合速率, 而是反映表观光合速率或称净光合速率。
1. 真光合作用强度、净光合作用强度与呼吸作
用强度的关系。看清这些词语是准确解题的关键, 要明确CO2是“消耗量”还是“吸收量”, O2是“产生量”还是“释放量”, 有机物是“制造量”还是“积累量”。
(1) 光合作用二氧化碳的消耗量=呼吸作用CO2的释放量+外界CO2的吸收量;
(2) 光合作用氧气的产生量=呼吸作用O2的消耗量+释放到外界环境中O2的释放量;
(3) 光合作用有机物的制造量=呼吸作用消耗有机物量+有机物的净积累量。
2. 据气体流向判断光合作用强度与呼吸作用强度
(1) 光合作用强度等于呼吸作用强度:光合作用产生的氧气全部用于呼吸作用, 呼吸作用产生的二氧化碳全部用于光合作用。可用上图2表示。
(2) 光合作用强度大于呼吸作用强度:光合作用制造的氧气除用于呼吸外, 多余的释放到大气中;光合作用消耗的二氧化碳来源于呼吸作用的释放和从外界的吸收。可用上图3表示。
(3) 光合作用强度小于呼吸作用强度:呼吸作用产生的二氧化碳除用于光合作用外, 多余的释放到大气中, 呼吸作用消耗的氧气除来自光合作用的释放外, 还要从外界吸收。可用上图4表示。
三、呼吸类型的判断
1. 如果吸收的氧气量和放出的二氧化碳量相等, 则只进行有氧呼吸。
2. 如果不吸收氧气, 只放出二氧化碳, 则只进行无氧呼吸, 为酒精发酵。
3. 如果吸收的氧气量小于放出的二氧化碳量, 则既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸, 多余的二氧化碳来自无氧呼吸。
[例1] (2012年山东理综卷-2) 夏季晴朗的一天, 甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C.曲线b～c段和d～e段下降的原因相同
D.两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
[解析]选D。本题综合考查植物的光合作用、细胞呼吸的基础知识。分析图可知, 这一天的6:00 (甲曲线的a点) 和18:00时左右, 甲乙两植物光合作用吸收CO2的速率和呼吸作用释放CO2的速率相等;在6:00之前, 甲乙两植物的光合作用已经开始, 但光合作用比细胞呼吸弱, 故选项A错误;在18时后, 甲乙两植物的光合作用速率开始小于细胞呼吸, 有机物的积累最多的时刻应为18:00时, e点时有机物的积累量已经减少, 故选项B错误。图示曲线的b～c段下降的主要原因是气孔部分关闭导致叶内二氧化碳浓度降低, d～e段下降的原因是光照强度减弱, 光反应产生[H]和ATP的速率减慢。这两段下降的原因不相同, 故选项C错误。b～d段, 乙曲线的变化为植物的“午休现象”, 是气孔关闭导致叶内二氧化碳浓度降低之故;甲植物可能不存在“午休现象”或气孔关闭程度很小或气孔无法关闭, 故选项D正确。
[例2] (2012年天津理综卷-5) 设置不同CO2浓度, 分组光照培养蓝藻, 测定净光合速率和呼吸速率 (光合速率=净光合速率+呼吸速率) , 结果见右图。据图判断, 下列叙述正确的 ( )
A.与d3浓度相比, d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多
B.与d2浓度相比, d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多
C.若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3, 则K1>K2>K3
D.密闭光照培养蓝藻, 测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物
[解析]选A。根据图知, d1浓度下的实际光合速率大于d3浓度下的实际光合速率, 推测d1浓度下光反应生成的[H]更多;d3浓度下呼吸速率小于d2浓度下的呼吸速率, 所以单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP比d2浓度下的要少;因为生物的繁殖需要营养物质, 有机物积累越多, 产生后代数目越多, 而蓝藻的净光合速率越大, 积累有机物越多, 所以K2最大;兼性厌氧生物既能在有氧条件下生存, 也能在无氧条件下生存。密闭光照培养蓝藻, 蓝藻进行光合作用可以产生氧气, 测定种群密度及代谢产物无法判断其能否在无氧条件下生存。
[例3]图一是八月某一晴天, 一昼夜中棉花植株CO2的吸收和释放曲线;图二表示棉花叶肉细胞中两种细胞器的四种生理活动状态。请分别指出图一中表示时间的字母与图二中 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 所发生的生理活动相对应的选项是 ( )
A.d、e、f、g
B.d、c、b、a
C.e、g、a、h
D.f、c、b、d
[解析]选B。分析图2中 (1) 图可知此时植株光合作用强度大于呼吸作用强度;分析图2中 (2) 图可知此时植株光合作用强度等于呼吸作用强度;分析图2中 (3) 图可知此时植株光合作用强度小于呼吸作用强度;分析图2中 (4) 图可知此时植株无光合作用, 只进行呼吸作用。a点只进行呼吸作用, b～c段、g～h段植株既进行细胞呼吸又进行光合作用, 但呼吸强度大于光合强度;c时、j时细胞细胞呼吸强度大于光合强度;c～g段植株光合强度大于呼吸强度。
[例4]如图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系, 图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构 (图中M、N代表两种气体) 。据图判断, 下列说法错误的是 (注:不考虑无氧呼吸) ( )
A.甲图中的纵坐标数值即为乙图中的m3
B.在甲图中a点时, 乙图中不存在的过程是m3、m4、n3、n4
C.在甲图中c点时, 乙图中不存在的过程m2、m3、n2、n3
D.甲图中e点以后, 乙图中n4不再增加, 其主要原因是m1值太低
[解析]选D。A项中甲图中的纵坐标数值表示二氧化碳的吸收量, 即为乙图中的m3;B项中在甲图中a点时, 植物细胞只进行呼吸作用, 不进行光合作用, 因而乙图中不存在的过程是m3、m4、n3、n4;C项中在甲图中c点时, 植物细胞光合作用强度等于呼吸作用强度, 因而乙图中不存在的过程是m2、m3、n2、n3;D项中甲图中e点以后, 乙图中n4不再增加, 其主要原因是m3值 (从外界吸收的二氧化碳量) 太低。
[例5]图1表示某绿色植物的叶肉细胞在其他条件不变且比较适宜时, 分别在光照强度为a、b、c、d时, 单位时间内CO2释放量和O2产生量的变化。图2表示该植物细胞两种细胞器的四种生理状态。回答下列问题。
(1) 图1光照强度为a时, 叶肉细胞内参与的细胞器是_________。
(2) 图1光照强度为b时, 所发生的生理过程对应于图2的_________。
(3) 图1光照强度为c时, 叶肉细胞所发生的生理活动对应于图2的_________。植物长期处于c光照强度下, _________ (能、不能) 正常生长。
(4) 图1光照强度为d时, 细胞要从周围吸收_________个单位的CO2。
[解析]图1中CO2释放量代表呼吸作用产生的CO2量减去光合作用消耗的CO2量, 而O2的产生量代表真光合作用速率。图2中 (1) (2) (3) (4) 分别表示光合作用强度大于呼吸作用强度、光合作用强度等于呼吸作用强度、光合作用强度小于呼吸作用强度、只有呼吸作用。 (1) 光照强度为a时, 没有氧气产生, 只有6个单位的CO2释放, 说明只进行呼吸作用, 用到的细胞器是线粒体。 (2) b光照强度下, 既有CO2释放又有O2产生, 说明进行了光合作用, 但光合作用强度小于呼吸作用强度, 相当于图3中的 (3) 。 (3) c光照强度下, 没有CO2释放, 产生了6个单位的O2, 说明光合作用强度等于呼吸作用强度, 相当于图2中的 (2) , 植物长期处于该状态下不能正常生长。 (4) d光照强度下, O2产生量为8个单位, 说明呼吸作用产生的6个单位的CO2全部用于光合作用, 还要从外界吸收2个单位的CO2。
[答案] (1) 线粒体 (2) (3) (3) (2) 不能 (4) 2
[例6]取同一植物上形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片按下图进行实验, 大烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应, 气体的变化可以通过观察油滴的运动判断。 (不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响) 请分析回答下列问题。
(1) 适宜的光照下, 装置A中油滴最可能的移动情况是_________。
(2) 适宜的光照下, 短时间内装置B中油滴的移动情况是_________, 此时装置B中的净光合量_________零 (填“大于”、“小于”或“等于”) 。
(3) CO2缓冲液可以保持密闭环境中CO2含量的基本稳定, 若装置C中光合作用强度大于呼吸作用强度时, 则油滴移动情况是_________。
(4) 有人想直接用B、D装置证明光合作用需要光, 结果实验失败。原因是B、D装置都缺少_________, 不能进行光合作用。
(5) 还有人想直接用C、D装置证明光合作用需要二氧化碳, 结果也没有成功, 原因是_________, 选用_________装置可以证明光合作用需要二氧化碳。
[解析]利用装置图考查光合作用与呼吸作用。 (1) 不论是只进行细胞呼吸还是呼吸作用与光合作用同时进行, 消耗气体和产生气体的量是相同的, 因此不论两者的强度关系如何, 装置内的气体总量不变, 液滴不移动。 (2) 装置B内放置有NaOH溶液, 可将呼吸产生的二氧化碳吸收掉, 因此装置内不能进行光合作用, 但细胞呼吸可正常进行, 即净光合量小于0, 装置内总体表现为氧气的消耗, 液滴左移。 (3) CO2缓冲液可以保持密闭环境中CO2含量基本稳定, 因此装置内气体量的变化取决于氧气的产生和消耗关系;若光合作用强度大于呼吸作用强度时, 则装置内氧气量增加, 油滴向右移动。 (4) B、D装置中的叶片都会因缺少二氧化碳而无法进行光合作用, 因此无法证明光合作用需要光。 (5) 实验需满足单一变量, 要证明光合作用需要二氧化碳, 需以有无二氧化碳为唯一自变量, 且必须有光照, 而C、D装置的差异包括二氧化碳的有无和光照的有无, 因此无法证明光合作用需要二氧化碳。A、B、C三装置均满足上述要求, 可用来证明光合作用需要二氧化碳。
[答案] (1) 不移动 (2) 向左移动小于 (3) 向右移动 (4) 二氧化碳 (5) 有两个变量 (变量不唯一) A、B (或A、C或B、C)
篇4：强度
【关键词】粗集料；单轴抗压强度；混凝土；抗弯拉强度
Analysis of the Impact of Coarse Aggregate Strength and Gradation on Flexural Tensile Strength of Concrete
Wang Shui
（Pingdingshan JiaYang Road and Bridge Engineering Co. Ltd Pingdingshan Henan 467000）
【Abstract】In order to study the relationship between the strength and gradation of coarse aggregate and the flexural tensile strength of concrete pavement， different uniaxial compressive strength and gradation of coarse aggregate crushed stone were adopted on the pavement overlay test-section of a provincial road during the construction. After the concrete curing， core samples were tested to get flexural tensile strength values. The results suggested that the flexural tensile strength of the concrete should be improved at some extent as the coarse strength gets higher， but the gradation influenced it greater.
【Key words】Coarse aggregate；Uniaxial compressive strength；Concrete；Tensile strength
集料是混凝土中最主要的组成材料。对于水泥混凝土来说，粒径在5mm以上者，称为粗集料；粒径在5mm以下者，称为细集料。过去在很长一段时期内，许多学者都将集料视为混凝土中的惰性成分，认为其除了级配外，骨料的其他特性如强度及级配等对水泥混凝土以及水泥路面性能几乎没有影响[1]。然而，粗、细集料在水泥混凝土中占有约80%的比例。因此，集料的特性如强度及级配对水泥混凝土的力学性能的形成的重要性不言而喻。为了进一步探究集料对水泥混凝土强度的作用，有必要研究集料特性如强度对水泥混凝土力学性能的影响。本文通过试验研究，探索了粗集料强度、级配与路面混凝土抗弯拉强度之间的关系，为路面水泥混凝土施工中粗集料的选用提供相关经验。
1. 同一级配不同强度粗集料对混凝土抗弯拉强度的影响
1.1 试验方案。
（1）某省道路面加铺工程，加铺26cm厚度的水泥混凝土面层，路面设计弯拉强度为5.0MPa。为了探明粗集料强度与路面混凝土抗弯拉强度之间的关系，试验段路面水泥混凝土采用了四种不同强度、级配的粗集料，标准养生结束后取芯进行抗拉强度试验。试验方案如表1，各方案的粗集料筛分见图1，方案1和方案3的级配筛分结果见表2，方案2和方案4的级配筛分结果见表3。各方案均取芯14个，进行弯拉强度试验。
（2）由表5可知，4种方案混凝土的弯拉强度均满足强度评定标准。在碎石强度低（76MPa）的情况下，方案1采用5～40mm碎石施工的路面混凝土抗弯拉强度（平均值5.34MPa），与方案2采用4.75～31.5mm碎石施工的路面混凝土抗弯拉强度（平均值5.33MPa）相当；在岩石强度高（130MPa）的情况下，方案3采用5～40mm碎石施工的路面混凝土抗弯拉强度（平均值5.60MPa），比方案4采用4.75～31.5mm碎石施工的路面混凝土抗弯拉强度（平均值5.95MPa）要低。同样级配情况下，方案1比方案3的抗拉强度低，方案2比方案4的抗拉强度低，说明粗集料的强度对混凝土的抗弯拉强度有一定贡献，粗集料的强度越高，其混凝土的抗弯拉强度能够得到一定程度的提高。
（3）从图2（a）、图2（b）可以看出，芯样破裂时，粗集料均与水泥浆形成整体共同受力而破坏，可见方案1和方案2都形成了骨架结构。从图2（c）、图2（d）可以看出，方案4碎石粗集料与水泥浆形成整体共同受力而破坏，形成了骨架结构；但是，方案3试件断面出现了水泥浆沿大粒径碎石表面剥离破坏的现象，可见部分粗集料与水泥浆没有共同受力。分析其原因，可能是最大粒径骨料含量较多造成断面上骨料与水泥浆接触面过大，而在水泥混凝土中，粗骨料和水泥浆的接触面是其薄弱环节，说明粗集料的级配对混凝土的弯拉强度的影响作用。
2. 同一强度不同级配粗集料对混凝土抗弯拉强度的影响
上述可见，要想让粗集料在混凝土中起到良好的骨架作用，应结合集料的强度选择级配范围，让集料与水泥浆最好的共同受力，为此，我们做了以下试验。
2.2.1 对于试验方案一：
（1）采用低强度的粗集料配制混凝土，级配越粗，弯拉强度反而越低（筛孔31.5的通过率6.3%，在三种级配比较中属于粗级配，弯拉强度只有5.7MPa；通过率7.4%，弯拉强度6.08MPa，而级配最细的级配3，弯拉强度能达到6.23MPa）。
（2）通过切开试件观察，级配三的混凝土，由于粗集料中粗颗粒较少，中等颗粒较为集中，集料间排布密实，互相形成了骨架，同时集料均与水泥浆形成整体共同受力，大大了增加了其抗弯拉强度。
（3）进一步深入分析试验一中的三种混凝土，选用Dmxa较小的粗骨料，水泥浆体和单个集料界面的过渡层周长和厚度均较小，难以形成大的缺陷，有利于界面强度的提高，这样，即使集料的单轴抗压强度不高，级配越细的混凝土抗弯拉强度由于级配的优化得到了提升。
2.2.2 对于试验方案二：
2.2.2.1 采用高强度的粗集料配制混凝土，三种级配下混凝土的弯拉强度均比低强度粗集料配制的混凝土大，也说明了，粗集料的单轴抗压强度对混凝土的整体抗弯拉强度是有一定贡献的。
2.2.2.2 从这三种级配的粗细分析，最粗级配的级配三（31.5的通过率只有3.6%），其配制的混凝土弯拉强度反而最低，只有5.88MPa，而级配一和级配二均比其大，说明采用高强度碎石配制混凝土时，不能够盲目选择粗级配的粗集料。
2.2.2.3 但另一方面比较级配一和级配二发现，粗级配的粗集料对混凝土的整体抗弯拉强度又是有好处的（31.5通过率为4.2%的级配二，其配制的混凝土抗弯拉强度达到6.62MPa），因此说明，级配的作用比单集料强度的作用更大，即级配对混凝土强度的影响更大。从后来三种级配下的混凝土切开观察得到证实：
（1）级配一：粗集料被大部分中小集料包围，粗颗粒间难以形成有效支撑，骨架作用主要体现在中粗集料之间的嵌挤作用，但此时还是有部分粗集料与水泥浆没有共同受力。
（2）级配二：粗集料间嵌挤密实，骨架作用明显，水泥浆与集料间充分结合，共同受力。
（3）级配三：粗集料的粗颗粒较大，局部形成了离析，水泥浆分布不均，无法与较多的粗集料共同受力。
3. 结语
3.1 通过上述的试验对比，对粗集料强度、级配与路面混凝土抗弯拉强度之间的关系取得了初步性探索，综合试验结果，可得到以下结论：
（1）粗集料的强度（单轴抗压强度）对混凝土的抗弯拉强度是有一定影响的，集料的强度越高，其混凝土的抗弯拉强度能够得到一定程度的提高。
（2）能够不破坏混凝土骨架作用的级配，其抗弯拉强度较高，级配对混凝土的抗弯拉强度的影响比粗集料强度大。
（3）对于单轴抗压强度较高的粗集料来说，最大公称粒径及最大粒径含量应适当减小，从而使粗集料与水泥浆形成整体
共同受力，形成骨架作用。
3.2 通过分析粗集料的强度与颗粒级配对混凝土强度的影响，由上述的颗粒级配与碎石强度、混凝土强度关系可知：粗集料的选择应综合考虑碎石的强度与级配相结合的原则。
（1） 当碎石强度较低时，不同盲目认为粗集料中粗颗粒越多，其骨架作用越强，宜充分比较优化整个混凝土的配比组成，选择较细的颗粒级配，利于骨架的形成。
（2） 当碎石强度较高时，也同样宜选择相对较细的颗粒级配，防止其破坏混凝土整体骨架性，这样即能发挥粗集料的强度作用，又能发挥混凝土整体的骨架作用。
参考文献
[1] 余勇.水泥混凝土路面病害机理及对策研究[D].武汉：华中科技大学，2006.
[2] GBJ 97-87，水泥混凝土路面施工及验收规范.
[3] JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技术规范.
（2）通过切开试件观察，级配三的混凝土，由于粗集料中粗颗粒较少，中等颗粒较为集中，集料间排布密实，互相形成了骨架，同时集料均与水泥浆形成整体共同受力，大大了增加了其抗弯拉强度。
（3）进一步深入分析试验一中的三种混凝土，选用Dmxa较小的粗骨料，水泥浆体和单个集料界面的过渡层周长和厚度均较小，难以形成大的缺陷，有利于界面强度的提高，这样，即使集料的单轴抗压强度不高，级配越细的混凝土抗弯拉强度由于级配的优化得到了提升。
2.2.2 对于试验方案二：
2.2.2.1 采用高强度的粗集料配制混凝土，三种级配下混凝土的弯拉强度均比低强度粗集料配制的混凝土大，也说明了，粗集料的单轴抗压强度对混凝土的整体抗弯拉强度是有一定贡献的。
2.2.2.2 从这三种级配的粗细分析，最粗级配的级配三（31.5的通过率只有3.6%），其配制的混凝土弯拉强度反而最低，只有5.88MPa，而级配一和级配二均比其大，说明采用高强度碎石配制混凝土时，不能够盲目选择粗级配的粗集料。
2.2.2.3 但另一方面比较级配一和级配二发现，粗级配的粗集料对混凝土的整体抗弯拉强度又是有好处的（31.5通过率为4.2%的级配二，其配制的混凝土抗弯拉强度达到6.62MPa），因此说明，级配的作用比单集料强度的作用更大，即级配对混凝土强度的影响更大。从后来三种级配下的混凝土切开观察得到证实：
（1）级配一：粗集料被大部分中小集料包围，粗颗粒间难以形成有效支撑，骨架作用主要体现在中粗集料之间的嵌挤作用，但此时还是有部分粗集料与水泥浆没有共同受力。
（2）级配二：粗集料间嵌挤密实，骨架作用明显，水泥浆与集料间充分结合，共同受力。
（3）级配三：粗集料的粗颗粒较大，局部形成了离析，水泥浆分布不均，无法与较多的粗集料共同受力。
3. 结语
3.1 通过上述的试验对比，对粗集料强度、级配与路面混凝土抗弯拉强度之间的关系取得了初步性探索，综合试验结果，可得到以下结论：
（1）粗集料的强度（单轴抗压强度）对混凝土的抗弯拉强度是有一定影响的，集料的强度越高，其混凝土的抗弯拉强度能够得到一定程度的提高。
（2）能够不破坏混凝土骨架作用的级配，其抗弯拉强度较高，级配对混凝土的抗弯拉强度的影响比粗集料强度大。
（3）对于单轴抗压强度较高的粗集料来说，最大公称粒径及最大粒径含量应适当减小，从而使粗集料与水泥浆形成整体
共同受力，形成骨架作用。
3.2 通过分析粗集料的强度与颗粒级配对混凝土强度的影响，由上述的颗粒级配与碎石强度、混凝土强度关系可知：粗集料的选择应综合考虑碎石的强度与级配相结合的原则。
（1） 当碎石强度较低时，不同盲目认为粗集料中粗颗粒越多，其骨架作用越强，宜充分比较优化整个混凝土的配比组成，选择较细的颗粒级配，利于骨架的形成。
（2） 当碎石强度较高时，也同样宜选择相对较细的颗粒级配，防止其破坏混凝土整体骨架性，这样即能发挥粗集料的强度作用，又能发挥混凝土整体的骨架作用。
参考文献
[1] 余勇.水泥混凝土路面病害机理及对策研究[D].武汉：华中科技大学，2006.
[2] GBJ 97-87，水泥混凝土路面施工及验收规范.
[3] JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技术规范.
（2）通过切开试件观察，级配三的混凝土，由于粗集料中粗颗粒较少，中等颗粒较为集中，集料间排布密实，互相形成了骨架，同时集料均与水泥浆形成整体共同受力，大大了增加了其抗弯拉强度。
（3）进一步深入分析试验一中的三种混凝土，选用Dmxa较小的粗骨料，水泥浆体和单个集料界面的过渡层周长和厚度均较小，难以形成大的缺陷，有利于界面强度的提高，这样，即使集料的单轴抗压强度不高，级配越细的混凝土抗弯拉强度由于级配的优化得到了提升。
2.2.2 对于试验方案二：
2.2.2.1 采用高强度的粗集料配制混凝土，三种级配下混凝土的弯拉强度均比低强度粗集料配制的混凝土大，也说明了，粗集料的单轴抗压强度对混凝土的整体抗弯拉强度是有一定贡献的。
2.2.2.2 从这三种级配的粗细分析，最粗级配的级配三（31.5的通过率只有3.6%），其配制的混凝土弯拉强度反而最低，只有5.88MPa，而级配一和级配二均比其大，说明采用高强度碎石配制混凝土时，不能够盲目选择粗级配的粗集料。
2.2.2.3 但另一方面比较级配一和级配二发现，粗级配的粗集料对混凝土的整体抗弯拉强度又是有好处的（31.5通过率为4.2%的级配二，其配制的混凝土抗弯拉强度达到6.62MPa），因此说明，级配的作用比单集料强度的作用更大，即级配对混凝土强度的影响更大。从后来三种级配下的混凝土切开观察得到证实：
（1）级配一：粗集料被大部分中小集料包围，粗颗粒间难以形成有效支撑，骨架作用主要体现在中粗集料之间的嵌挤作用，但此时还是有部分粗集料与水泥浆没有共同受力。
（2）级配二：粗集料间嵌挤密实，骨架作用明显，水泥浆与集料间充分结合，共同受力。
（3）级配三：粗集料的粗颗粒较大，局部形成了离析，水泥浆分布不均，无法与较多的粗集料共同受力。
3. 结语
3.1 通过上述的试验对比，对粗集料强度、级配与路面混凝土抗弯拉强度之间的关系取得了初步性探索，综合试验结果，可得到以下结论：
（1）粗集料的强度（单轴抗压强度）对混凝土的抗弯拉强度是有一定影响的，集料的强度越高，其混凝土的抗弯拉强度能够得到一定程度的提高。
（2）能够不破坏混凝土骨架作用的级配，其抗弯拉强度较高，级配对混凝土的抗弯拉强度的影响比粗集料强度大。
（3）对于单轴抗压强度较高的粗集料来说，最大公称粒径及最大粒径含量应适当减小，从而使粗集料与水泥浆形成整体
共同受力，形成骨架作用。
3.2 通过分析粗集料的强度与颗粒级配对混凝土强度的影响，由上述的颗粒级配与碎石强度、混凝土强度关系可知：粗集料的选择应综合考虑碎石的强度与级配相结合的原则。
（1） 当碎石强度较低时，不同盲目认为粗集料中粗颗粒越多，其骨架作用越强，宜充分比较优化整个混凝土的配比组成，选择较细的颗粒级配，利于骨架的形成。
（2） 当碎石强度较高时，也同样宜选择相对较细的颗粒级配，防止其破坏混凝土整体骨架性，这样即能发挥粗集料的强度作用，又能发挥混凝土整体的骨架作用。
参考文献
[1] 余勇.水泥混凝土路面病害机理及对策研究[D].武汉：华中科技大学，2006.
[2] GBJ 97-87，水泥混凝土路面施工及验收规范.
篇5：船舶结构强度分析
近几年来，国内船舶修理公司如雨后春笋般出现，修理任务急剧扩张，修理的船型也是多种多样，涵盖整个船舶市场。而对船体结构的修理也是首当其冲，由于船厂的技术水平和工人技能等多方面原因，对于结构修理过程中拆换结构也会出现不同的修理方案，导致船舶结构在修理后出现异常情况。因此对于船舶结构强度分析的提出是相当重要的。其主导思想是在船舶修理的船体拆换强度分析的应用中，运用的基本计算原理和方法，是以船舶原理和船舶结构力学为理论基础。在以往的工程实际中，修船工程技术人员往往忽略或者不重视将这些理论的知识与船舶修理工程充分地结合起来。为了很好地说明这些基础理论在修船工程实际中的应用，本文将以船舶原理和船舶结构力学的基本理论，来阐述在船舶修理工程中的基本强度理论和基本计算原理及方法。
一、船舶结构力学
在船舶工程传统意义上，船舶结构力学研究和解决船体结构在静力响应，即在给定的外力作用下如何确定船体结构（局部和整体）中的应力、变形情况。在船舶修理工程中，因船舶在设计建造时已经对船舶的强度进行了计算和设计，所以要解决的问题就是强度计算，概括来讲，就是在船体结构尺寸已知的条件下，在给定的外载荷或工况下，计算出结构的应力和变形，并与许用值比较，从而判断船体结构的强度是否足够。船体结构强度的计算是依据船舶原理的基本设计理念，运用理论力学和材料力学的力学基本理论来对船舶的结构强度进行计算和校核的。
二、力学模型和船体模型
在船舶修理工程中的结构强度计算中，为了便于计算，须对实际的结构进行简化，在简化模型的基础上，施加外载荷，再运用船舶结构力学的基本理论和方法来计算船体结构的应力和变形情况。为了满足计算的需要，可以将在船舶修理工程实际情况下的船体结构的简化模型分成两个类型，一是基于传统船舶结构力学基础上的“力学模型”，二是在便于现代计算机计算和有限元理论分析的“船体模块”，这两个类型有渐进的关系。
“力学模型”的建立是根据实际结构的受力特征、结构之间的相互影响以及对计算精度的要求等各个方面的因素来确定的。
在船舶修理工程中，船体“力学模型”的简化一般有以下几种形式：
一是船体中的受压或者拉压的板，可以把四周由纵横骨架支持的这种受压或者拉压的板看作具有矩形周界的平板模型。在甲板纵骨被局部割断后，在未断纵骨和框架之间的主甲板就可以简化成这样的模型，在舱口围横梁被拆断后，舱口围板就成为受压板结构了，同样可以简化成这一类的力学模型结构。
二是船体结构中解除部分约束条件的骨架可以看作力学中的“杆系系统”。连续梁、刚架和板架结构是“杆系系统”中典型的结构。因舷侧板需换新，在拆除后，相应位置的肋骨因支撑板约束的解除而成为受压杆件。至于船体的双层底结构，在实际的计算处理中一般可以简化为刚架和板架结构。
而“船体模块”是为了便于计算机的计算方便，将船体的结构进行离散处理，化成小的能够表达结构的所有特征的子结构。“船体模块”的确定既要考虑到该结构的几何形状，又要考虑其结构载荷的特点，同时又必须采取适合有限元方法的计算特点来进行。
三、强度分析与计算
与船舶设计建造中的结构强度计算一样，船舶修理实际的工程中，对船体结构的改变（拆装或新加），同样是应用力法、位移法、能量法和矩阵法等方法。但与船舶设计不同的是，船舶修理是在原有结构被拿掉后，产生新的外载荷和新的边界条件，这时要对新情况下的强度进行计算和校核，确定在新的外载荷和边界条件下的结构应力和变形。下面以某船的局部构件换新为例，来探讨力法、位移法、能量法和矩阵法在船舶修理工程中的应用。
以下为某散货船上边舱横剖面结构图，图示阴影部分因板腐蚀变薄须进行换新处理。
散货船上边舱局部挖换 TST Frame Partly Renewal
先将该拆换结构进行简化和模型化处理，如上图所示，可以简化成两端为固定端，甲板纵骨为支点的简支梁结构，考虑到甲板板的垂直压力，简支梁可以看成受垂直方向的均布载荷q的作用。下面就以这个模型为基础来介绍在船舶强度分析中常用的几种分析计算方法。
1、力法求解
这是结构力学中最基本和最常用的方法之一。它的基本原理是将静不定结构的多余约束去掉,代以约束反力,使其成为一静定结构；去掉约束出现约束反力的地方列变形连续方程式以保证基本结构的变形与原结构相同。方程式的数目与未知数数目相同。对于结构有n个未知力，则有n个变形连续方程式，可以列出“力法正则方程式”如下：
(1-1)
式中，δij为结构中力Xj在力Xi位置处的引起的应变，∆i为外力在力Xi位置处引起的位移；解变形连续方程式求出未知力，进一步可以求出结构的弯曲要素。对图中力学模型，根据式（1-1），且δij=δji，列出变形连续性方程组
:
(1-2)
式中，M0、M1、M2分别为节点0、1、2处的弯矩；l为单跨粱的长度：Q为单跨粱上的载荷。求解可得：
该结构的剪力图和弯矩图如下：
剪力和弯矩示意图
Bending Moment and Shear force Arrangement2、位移法求解
以节点转角为未知数（角位移），再根据节点断面弯矩平衡条件建立方程式。位移法的一般原理和解法步骤为:
分析结构的节点，找出可以转动的节点数；然后设想在可能发生转角的节点上加上抗转约束；再假想将加固的各节点强迫转动，使之发生转角，按照公式列出杆端弯矩；最后对发生转动的各节点建立节点弯矩平衡方程式；解弯矩平衡方程式，可求得各杆端弯矩和弯曲要素。
根据节点弯矩平衡方程式组：
（2-1）
Iij为杆ij的惯性矩 lij为杆ij的长度 θi为节点I处的转角
对图2-1列弯矩平衡方程式，有
(2-2)
可以求得：
3、能量法求解
能量法的基本原理是根据弹性体在外力的作用下将发生变形，载荷在相应的位移上做功，同时，弹性体因变形而产生应变能，列相应的能量方程式，从而求解变形方程式，进一步可以得出应力情况。弹性体的应变能为
根据位能最小原理：在满足几何关系和给定的位移边界条件的所有可能位移中，真实的位移使得系统的总位能取驻值，有：
取满足位移边界条件的挠曲函数，计算应变能、力函数以及总位能：
4、矩阵法求解
类似于有限元方法。为本文解决在船舶修理工程中的强度计算的重点应用方法。这里仅简述如何求解图示的问题。
总刚度矩阵为
端点力计算如下：
可以直接求解得到未知节点位移，进一步可求得内力分布
篇6：电场 电场强度教案
【教学内容】
第五单元第1节。
【教学目标】
知识与技能：了解电场是客观存在的一种特殊物质形态；理解电场强度的概念及其定义式，理解电场强度方向的规定；理解电场线的意义和性质。了解匀强电场的概念。
过程与方法：能用电场线描述电场，能运电场强度的定义式进行简单的计算；学会运用观察、归纳等方法从现象进行分析推理、发现客观规律，体会比值法定义物理量。
情感态度价值观：通过介绍静电研究的历史知识，激发学生热爱科学的情感，通过实验观察、分析推理培养学生严谨的科学态度和正确的思维方法。
【教学重点】
电场强度的定义及电场线的意义。
【教学难点】
对电场强度定义及电场线意义的理解。
【教具准备】
橡胶棒、玻璃棒、丝绸、毛皮、验电器、铁架台、通草球等。
【教学过程】
◆创设情境──引出课题
1．课件展示：播放视频及PPT，展示生活及生产中的静电现象。
2．实验演示：捋不拢的丝线，随梳飘动的头发等等。
3．生活现象回顾：弹不掉的灰尘，冬天脱毛衣时的火花与噼啪声等等。
4．教师讲述：以上现象的发生都与静电有关，从今天开始我们将探究静电现象。
5．人类研究静电的历史回顾
人类认识静电现象，最早的记载是希腊哲学家泰勒斯（生活时代略早于中国的孔子）发现了当时的希腊人摩擦琥珀吸引羽毛。在中国，西汉末年已有“顿牟（玳瑁）掇芥（细小物体之意）”的记载；晋朝时有关于摩擦起电引起放电现象的记载：“今人梳头，解著衣时，有随梳解结有光者，亦有咤声”。但对静电现象的科学研究却开始于2000年后的18世纪，其主要原因，一是当时的社会发展水平尚未出现对电的需求，二是科学技术水平落后，无法对研究提供技术和设备支持。
历史上，人类研究静电现象时遇到的主要困难：
一是一般物体的带电量较小，静电力非常小，没有精密仪器测量非常小的力；二是没有电量的单位，无法衡量和控制电荷的多少；三是物体有一定的大小和形状，电荷在物体上的分布情况不清楚，不好确定两带电物体之间的距离。
对静电力的科学研究，关键是上述问题的解决，谁能解决上述问题，谁就能取得研究的成功。
◆实验与探究──新课学习
一、两种电荷及电荷间的相互作用
1．摩擦起电及带电物体的特性
演示及学生实验：分别用玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，它们不会吸引碎纸屑；将玻璃棒与丝绸摩擦，橡胶棒与毛皮摩擦，分别用摩擦后的玻璃棒、橡胶棒靠近碎纸屑，它们吸引碎纸屑。
教师讲述：通过摩擦，玻璃棒、橡胶棒带了电，有了电荷，这种带电方式叫摩擦起电，各种不同物质相互摩擦，都可以带电或有电荷。带电或有电荷的物体能吸引轻小物体。
2．两种电荷及相互作用
教师讲述：人类通过探究知道，自然界存在两种电荷，分别叫做正电荷与负电荷。人们把与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷，将与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。人们还发现，电荷间有相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
3．物体带电的多少──电量
不管用什么方式使物体带电，总可以使物体带电的多少不同。物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电量。在国际单位制中，电量的单位是库仑，简称库，用大写英文字母“C”表示。
4．提出问题
带电物体即就是不相互接触，它们之间也会发生力的作用。那么，这个力是怎样产生的？又是怎样作用给另一个带电物体的呢？
二、电场
1．什么是电场？
电荷的周围空间存在电场。不管物体是通过什么方式带电的，也不管物体处在什么样的物理环境中，只要物体带电，在它周围的空间就一定存在电场。
电场是一种特殊的物质。在自然界里，物质的存在形式有两种，一种就是我们平时能够看得见摸得着的实物，如生活中使用的由各种物质构成的物体，它们有形态、色泽、硬度、密度、导电性、功能、结构等方面的差异。物质的另一种存在形式就是场，比如电场、磁场等，它们看不见摸不着，但它们能表现出被人们感知的特性，人们就是借助这些特性来研究电场的。
2．电场的基本特性
电场的基本特性就是对处在其中的电荷有力的作用，这个力称为电场力或库仑力。
两个带电物体间的电场力是通过电场实现的。比如甲乙两个电荷，甲电荷在它周围空间建立电场，乙电荷就处在了甲的电场中，受到甲电荷电场的电场力作用；同理，乙电荷在它周围空间建立电场，甲电荷处在乙电荷的电场中，受到乙电荷电场的电场力作用。
通过分析可以知道，电荷间的电场力是通过电场发生的。
三、点电荷
1．引入背景
一般带电物体，都有大小及形状的差别，即就是它们带电量相等，由于它们大小、形状的不同，使得电荷在物体上的分布情况不同，这会影响到对电荷间相互力的研究。带电体体积越小，或者描述带电体大小的线度相比于两带电体的距离可以忽略时，带电体本身的大小对问题研究的影响越小，这种情况下，可以忽略带电体自身的大小，把带电体看成是只具有电荷的点。就像研究物体的机械运动时，把物体看成具有质量的点──质点一样。
2．点电荷
点电荷是为了简化研究而引入的理想模型，实际的带电物体，总有一定的体积和形状，不会是一个“点”，所以点电荷实际上是不存在的。但物理学研究中的一个重要策略就是舍弃次要因素，抓主要因素。当带电体间的距离比它们的大小尺寸大很多时，它们的大小对于它们之间的电场力的影响是非常小的，影响它们之间电场力的主要因素是各自的电量和它们之间的距离，这时，可以忽略电荷自身的大小，把它们看成是只具有电量的几何点──点电荷。
比如两个直径为20cm的带电球，当两球心的距离为30cm时，由于球的直径与间距差不多，这种情况下，两个带电球就不能视为点电荷；如果两球心的距离为10m，这时他们的间距远远大于球的直径，球的直径对与它们间的电场力几乎没有影响，可以把它们视为电量集中在球心的点电荷。
四、电场强度
1．电场中不同位置电场特性的强弱不同
（1）科学家的实验探究：如图所示，在带电体Q产生的电场中的不同点A、B先后放入同一带电体q，发现q所受电场力的大小、方向不同，q在A点受到的电场力比在B点时受到的电场力大。
（2）实验结果剖析：既然两个位置放置的是同一电荷，那么两次受到的电场力大小、方向的不同肯定不是q引起的，应该是Q的电场引起的，这说明电场有强弱、方向的差别。如上述实验中，带电体Q电场中A点的电场比B点的电场强一些。
2．电场强度
（1）科学家的实验探究：如图所示，在带电体Q产生的电场中的不同点A、B先后放入另一带电体q，发现它在A、B两点时受到的电场力与q不同，但对于A点来说，q及q所受的电场力与电量的比值却一样；对于B点来说，q及q所受的电场力与电量的比值也一样。而且A点的这个比值比B点的这个比值大，而我们已经知道A点的电场比B的电场强，这样可以得出一个结论，将带电体放入电场中，放入的带电体在电场中的某点所受到的电场力与自己的带电量的比值的大小恰好与电场的强弱相对应。在其他任何电场中进行探究，也会有这样的结果。
（2）电场强度的定义
放入电场中某一点的电荷所收到的电场力F与它所带电量q的比值，叫做该点的电场强度（简称场强），用符号E表示。/
/
/
（3）单位：N/C（牛顿/库仑）
（4）方向：正的点电荷所受电场力的方向。
五、电场线
1．引入背景
用图像形象表示电场的强弱和方向。电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，因此电场强度、电场线描述的是同一现象，可以说电场线是电场强度的图示。就像用力的图示形象描述力的三要素一样。
2．怎样用电场线描述电场
（1）力的图示中线段的方向表示力的方向，因此可以在电场中画出有方向的线条，用线条的方向或线条上的切线方向表示电场的方向。
（2）可以按上述要求画出多条线条，电场强（电场强度大）的地方线条密一些，电场弱（电场强度小）的地方线条疏一些。这样线条的相对疏密程度就可以表示电场的强弱（电场强度的大小）
3．电场线
（1）画法及意义：可以在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的场强方向都在该点的切线方向上，这些曲线就叫做电场线。
同一电场中，电场线密集的区域电场强度大一些，电场线稀疏的区域电场强度小一些；电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。
4．对静电场中电场线的讨论
（1）电场线是人为引进形象描述电场的线，在电场中人们总是画出有限的条数，不能认为两线条之间的“空白”处没有电场。
（2）电场线总是起始于正电荷，终止于负电荷。对于孤立的正电荷，可认为无限远处有一个负电荷，等着“接收”它“发出”的电场线；对于孤立的负电荷，可认为无限远处有一个正电荷，“发出”让它“接收”的电场线。
（3）在没有电荷的地方，任何两条电场线不相交。因为对于电场中的一个点来说，电场的方向是唯一的，如果两条电场线在某点相交，就会出现该点电场强度方向不唯一，这与事实相违背。
（4）电场线不是带电粒子在电场中运动的轨迹。
5．几种电场中的电场线
（1）孤立正、负点电荷电场。
（2）等量异号、同号点电荷电场中的电场线。
六、匀强电场
1．匀强电场的概念
在电场的某一区域里，如果各点场强的大小和方向都相同，这一区域的电场就叫匀强电场。如两块相互靠近的带电平行金属板间的电场中，除去边缘附近以外，两板正对部分空间的电场是匀强电场
2．匀强电场的说明
（1）匀强电场是某电场中的一个区域。
（2）匀强电场中的电场线是等间距的平行直线。
◆交流与评价──总结归纳
1．问题讨论：课本第129页“复习与巩固”1、2、3。
2．引导学生归纳本节要点（见板书设计）
【作业布置】
1．复习课文，书面完成课本第129页“复习与巩固”
4、5。
2．撰写小论文《电场强度与电场线》
3．预习第2节
【板书设计】