材料模型手册

材料模型手册

目录

1 简介 (5)

1.1 不同模型的选用 (5)

1.2 局限性 (7)

2 材料模拟初步 (9)

2.1 应力的一般定义 (9)

2.2 应变的一般定义 (11)

2.3 弹性应变 (12)

2.4 用有效参数进行的不排水分析 (14)

2.5 用有效强度参数进行不排水有效应力分析 (18)

2.6 用不排水强度参数进行不排水有效应力分析(不排水B) (19)

2.7 用不排水参数进行不排水总应力分析 (19)

2.8 高级模型中的初始预固结应力 (20)

2.9 关于初始应力 (21)

4 霍克布朗模型（岩石行为） (32)

4.1 霍克布朗模型公式 (33)

4.2 霍克-布朗与莫尔-库伦之间的转换 (36)

4.3 霍克-布朗模型中的参数 (36)

5 土体硬化模型（各向同性） (41)

5.1 标准排水三轴试验的双曲线关系 (42)

5.2 土体硬化模型的双曲线近似 (43)

5.3 三轴应力状态下的塑性体积应变 (45)

5.4 土体硬化模型的参数 (46)

5.5 土体硬化模型中帽盖屈服面 (52)

6 小应变土体硬化模型(HSS) (54)

6.1 用双曲线准则描述小应变刚度 (55)

6. 2 HS 模型中使用HARDIN-DRNEVICH 关系 (56)

6.3 初始加载VS 卸载/重加载 (58)

6.4模型参数 (59)

6.5 参数0G 和0.7γ (61)

6.6 模型初始化 (62)

6.7 与土体硬化模型的其他区别 (63)

7 软土模型 (64)

7.1 应力和应变的各向同性状态（123'''σσσ==） (64)

7.2 三轴应力状态（23''σσ=）的屈服函数 (66)

7.3 软土模型参数 (68)

8 软土蠕变模型（时间相关行为） (72)

8.1概述 (72)

8.2 一维蠕变基本知识 (73)

8.3 关于变量τc 和εc (74)

8.4 一维蠕变的微分法则 (76)

8.5 三维模型 (78)

8.6计算弹性三维应变 (80)

8.7模型参数回顾 (81)

9 节理岩体模型（各向异性） (84)

9.1 各向异性弹性材料的刚度矩阵 (85)

9.2 三个方向上的塑性行为 (88)

9.3 节理岩体模型参数 (91)

10 修正剑桥粘土模型 (94)

11 NGI-ADP 模型(各向异性不排水剪切强度) (97)

11.1 NGI-APD 模型的方程 (97)

11.1.4NGI-ADP 模型界面摩擦准则 (102)

11.2 NGI-ADP 模型的参数 ................................................................. .. (102)

12 高级土体模型的应用 (106)

12.1 HS 模型：排水和不排水三轴试验中的反应 (106)

12.2 HARDENING-SOIL 模型在实际土工试验中的应用 (110)

12.3 SSC 模型：一维压缩实验中的反应 (115)

13 用户定义的土体模型 (127)

13.1 概述 (127)

13.2 用户定义模型在计算程序中的实现 (128)

10.3 通过用户界面输入用户定义模型参数 (137)

14 结构行为 (139)

14.1 锚杆 (139)

14.2 梁 (139)

14.3 2D 土工格栅 (140)

14.4 3D 土工格栅 (141)

14.5 2D 板 (141)

14.6 板单元3D (142)

15 渗流模型 (149)

15.1 V AN GENUCHTEN 模型 (149)

15.2 近似 V AN GENUCHTEN模型 (152)

1 简介

用来模拟岩土的力学行为的方法有很多种，但它们的精度各不相同。例如，线性及各向同性弹性的Hooke 定律是最简单的应力—应变关系。由于它仅仅涉及到两个输入参数，即杨氏模量E，和泊松比ν，通常认为这种应力—应变关系太粗糙了，不能把握岩土行为的本质特点。然而，对于大量结构单元和岩床层的模拟，线弹性性质往往是比较合适的。

1.1 不同模型的选用

线弹性模型(LE)

线弹性模型是基于各向同性胡克定理的。它引入两个基本参数，杨氏模量E 和泊松比ν。尽管线弹性模型不适合模拟土体，但他可用来模拟刚体，例如混凝土或者完整岩体。

Mohr-Coulomb模型(MC)

弹塑性Mohr-Coulomb 模型包括五个输入参数，即：表示土体弹性的E和ν，表示土体塑性的?和c，以及剪胀角ψ。Mohr-Coulomb 模型描述了对岩土行为的一种“一阶”近似。这种模型推荐用于问题的初步分析。对于每个土层，可以估计出一个平均刚度常数。由于这个刚度是常数，计算往往会相对较快。初始的土体条件在许多土体变形问题中也起着关键的作用。通过选择适当的K0 值，可以生成初始水平土应力。

节理岩石模型(JR)

节理模型是一种各向异性的弹塑性模型，特别适用于模拟包括层理尤其是断层方向在内的岩层行为等。塑性最多只能在三个剪切方向（剪切面）上发生。每个剪切面都有它自身的抗剪强度参数?和c。完整岩石被认为具有完全弹性性质，其刚度特性由常数E和ν表示。在层理方向上将定义简化的弹性特征。

土体硬化模型(HS)

土体硬化模型是一种高级土体模型。同库伦模型一样，极限应力状态是由摩擦角?、粘聚力c以及剪胀角ψ来描述的。但是，土体硬化模型采用三个不同的输入刚度可以将土体刚度描述得更为准确：三轴加载刚度E50、三轴卸载刚度E ur和固结仪加载刚度E oed。我们一般取E ur≈3E50和Eoed≈E50作为不同土体类型的平均值，但是，对于非常软的土或者非常硬的土通常会给出不同的E oed/E50

比值。

对比库伦模型，土体硬化模型还可以用来解决模量依赖于应力的情况。这意味着所有的刚度随着压力的增加而增加。因此，输入的三个刚度值与一个参考应力有关，这个参考应力值通常取为100kPa (1bar)。

小应变土体硬化模型（HSS）

HSS模型是对上述HS模型的一个修正，依据土体在小应变的情况下土体刚度增大。在小应变水平时，大多说土表现出的刚度比该工程应变水平时更高，且这个刚度分布与应变是非线性的关系。该行为在HSS模型中通过一个应变-历史参数和两个材料参数来描述。如：G0ref和γ0.7。G0ref是小应变剪切模量和γ0.7是剪切模量达到小应变剪切模量的70%是的应变水平。HSS高级特性主要体现在工作荷载条件。模型给出比HS更可靠地位移。当动力中应用时，Hssmall模型同样引入了粘滞材料阻尼。

软土蠕变模型（SSC）

上述HS模型适用于所有的土，但是它不能用来解释粘性效应，即蠕变和应力松弛。事实上，所有的土都会产生一定的蠕变，这样，主压缩后面就会跟随着某种程度的次压缩。

而蠕变和松弛主要是指各种软土，包括正常固结粘土、粉土和泥炭土。在这种情况下我们采用软土蠕变模型。请注意，软土蠕变模型是一个新近开发的应用于地基和路基等的沉陷问题的模型。对于隧道或者其他开挖问题中通常会遇到的卸载问题，软土蠕变模型几乎比不上简单的库伦模型。就像库伦模型一样，在软土蠕变模型中，恰当的初始土条件也相当重要。对于土体硬化模型和软土蠕变模型来说，由于它们还要解释超固结效应，因此初始土条件中还包括先期固结应力的数据。

软土模型（SS）

软土模型是一种Cam-Clay 类型的模型，特别适用于接近正常固结的粘性土的主压缩。尽管这种模型的模拟能力可以被HS模型取代，当前的版本中仍然保留了这种软土模型，因为PLAXIS的用户们已经习惯了这种模型，并且喜欢继续使用这种模型。

改进的Cam-Clay 模型（MCC）

改进的Cam-Clay 模型是对Muir Wood（1990）描述的原始Cam-Clay 模型的一种改写。它主要用于模拟接近正常固结的粘性土。

NGI-ADP模型(NGI-ADP)

NGI-ADP模型是一个各向异性不排水剪切强度模型。土体剪切强度以主动、被动和剪切的Su值来定义。

胡克-布朗模型(HB)

胡克布朗模型是基于胡克布朗破坏准则(2002)的一个各向同性理想弹塑性模型。这个非线性应力相关准则通过连续方程描述剪切破坏和拉伸破坏，深为地质学家和岩石工程师所熟悉。除了弹性参数E和ν，模型还引入实用岩石参数，如完整岩体单轴压缩强度(σci)，地质强度指数(GSI)，和扰动系数(D)。

不同模型的分析

如果要对所考虑的问题进行一个简单迅速的初步分析，我们建议使用库伦模型。当缺乏好的土工数据时，进一步的高级分析是没有用的。

在许多情况下，当你拥有主导土层的好的数据时，可以利用土体硬化模型来进行一个额外的分析。毫无疑问，同时拥有三轴试验和固结仪试验结果的可能性是很小的。但是，原位实验数据的修正值对高质量实验数据来说是一个有益的补充。

最后，软土蠕变模型可以用于分析蠕变（即：极软土的次压缩）。用不同的土工模型来分析同一个岩土问题显得代价过高，但是它们往往是值得的。首先，用库伦模型来分析是相对较快而且简单的；其次，这一过程通常会减小计算结果的误差。

1.2 局限性

开发PLAXIS程序及其模型是用于计算实际岩土问题的。从这个观点看，PLAXIS可以被认为是一个岩土模拟工具。土工模型是对岩土行为的一个定性描述，而模型参数是对岩土行为的一个定量描述。尽管PLAXIS在开发程序及其模型上面花了很多功夫，它对现实情况的模拟仍然只是一个近似，这就意味着PLAXIS在数值和模型方面都有不可避免的误差。此外，模拟现实情况的准确度在很大程度上还依赖于用户对所要模拟问题的熟练程度、对各类模型及其局限性的了解、模型参数的选择和对计算结果可信度的判断能力。

我们一直都在改进PLAXIS 的代码及其模型，每一个新版本都是对上一个版本的更新。当前版本的局限性如下：

线弹性模型

土体行为具有高非线性和不可逆性。线弹性材料不足以描述土体的一些必要特性。线弹性模型可用来模拟强块体结构或基岩。线弹性模型中的应力状态不受限制，模型具有无限的强度。一定要小心的使用这个模型，防止加载高于实际材料的强度。

摩尔库伦模型

理想弹塑性模型MC是一个一阶模型，它包括仅有几个土体行为的特性。尽

管考虑了随深度变化的刚度增量，但MC模型既不能考虑应力相关、又不能考虑刚度或各向同性刚度的应力路径。总的说来，MC破坏准则可以非常好的描述破坏时的有效应力状态，有效强度参数φ’和c’。对于不排水材料，MC模型可以使用φ=0，c=cu(su)，来控制不排水强度。在这种情况下，注意模型不能包括固结的剪切强度的增量。

HS 模型

这是一个硬化模型，不能用来说明由于岩土剪胀和崩解效应带来的软化性质。事实上，它是一个各向同性的硬化模型，因此，既不能用来模拟滞后或者反复循环加载情形。如果要准确地模拟反复循环加载情形，需要一个更为复杂的模型。最后要说明的是，由于材料刚度矩阵在计算的每一步都需要重新形成和分解，Hardening-Soil 模型通常需要较长的计算时间。

HSS模型

HSS模型加入了土体的应力历史和应变相关刚度，一定程度上，它可以模拟循环加载。但他没有加入循环加载下的逐级软化，所以，它不适合软化占主导的循环加载。

SSC 模型

上述局限性对软土蠕变（SSC）模型同样存在。此外，SSC 模型通常会过高地预计弹性岩土的行为范围。特别是在包括隧道修建在内的开挖问题上。还要注意正常固结土的初始应力。尽管使用OCR=1看似合理，但对于应力水平受控于初始应力的问题，将导致过高估计变形。实际上，与初始有效应力相比，大多数土都有微小增加的预固结应力。在开始分析具有外荷载的问题前，强烈建议执行一个计算阶段，设置小的间隔，不要施加荷载，根据经验来检验地表沉降率。

SS 模型

同样的局限性（包括HS 模型和SSC 模型的）存在于SS 模型中。事实上，SS 模型可以被HS 模型所取代，这种模型是为了方便那些熟悉它的用户们而保留下来的。SS 模型的应用范围局限在压缩占主导地位的情形下。显然，在开挖问题上不推荐使用这种模型。

MCC 模型

同样的局限性（包括HS 模型和SSC 模型的）存在于MCC 模型中。此外，MCC 模型允许极高的剪应力存在，特别是在应力路径穿过临界状态线的情形下。进一步说，改进的Cam-Clay 模型可以给出特定应力路径的软化行为。如果没有特殊的正规化技巧，那么，软化行为可能会导致网格相关和迭代过程中的收敛问题。改进的Cam-Clay 模型在实际应用中是不被推荐的。

NGI-ADP模型

NGI-ADP模型是一个不排水剪切强度模型。可用排水或者有效应力分析，

但注意剪切强度不会随着有效应力改变而自动更新。同样注意NGI-ADP模型不包括拉伸截断。

胡克-布朗模型

胡克布朗模型是各向异性连续模型。因此，该模型不适合成层或者节理岩体等具有明显的刚度各向异性或者一个两个主导滑移方向的对象。对于这样的行为，可用节理岩体模型。

界面

界面单元通常用双线性的库伦模型模拟。就像本参考手册3.5.2 节中介绍的那样，当一个更高级的模型被用于相应的材料数据集时，界面单元仅需要选择那些与库伦模型相关的数据：（c，?，ψ，E，ν）。在这种情况下，界面刚度值取的就是弹性岩土刚度值。因此，E=E ur，其中E ur是应力水平相关的，即E ur与σm成幂率比例。对于软土蠕变模型来说，幂指数m等于1，E ur在很大程度上由膨胀指数κ*确定。

不排水行为

总的说，需要注意不排水条件，因为各中模型中所遵循有效应力路径很可能发生偏离。尽管PLAXIS有选项在有效应力分析中处理不排水行为，但不排水强度cu和su的使用可能优选选择有效应力属性(c’，φ’ )。请注意直接输入的不排水强度不能自动包括剪切强度随固结的增加。如果，无论任何原因，用户决定使用有效应力强度属性，强烈推荐检查输出程序中的滑动剪切强度的结果。

2 材料模拟初步

一个材料模型是由一组描述应力与应变之间关系的数学方程组形成的。材料模型通常的表达形式是：应力的无穷小增量（或‘应力变化率’）与应变的无穷小增量（或‘应变变化率’）之间的关系。PLAXIS 中的所有材料模型都是基于有效应力变化率和应变变化率之间的关系来建立的。下一个章节描述了应力和应变在PLAXIS 中是怎样被定义的。在接下来的章节里，描述了基本的应力-应变

关系的构成和不排水材料中孔隙压力的影响。后面的章节将集中介绍各种改进的材料模型的初始条件。

本材料模型手册是普适于PLAXIS所有手册的一本手册并且使用多数程序使用的坐标系(图2.1)。注意新的PLAXIS3D使用的坐标系不一样，它将z轴作为竖轴。

2.1 应力的一般定义

应力是一个张量，它在笛卡尔坐标系下可以由一个矩阵来表示：

在标准的形变理论中，应力张量是对称的，也就是说这些关系式σxy=σyx，σyz=σzy和σzx=σxz成立。在这种情况下，应力通常被写成向量的形式，仅包括六个独立的分量：

在平面应变条件下。

根据Terzaghi 原理，土体中的应力由有效应力和孔隙压力组成：

由于水不能承受任何剪应力，故有效剪应力与总剪应力相等。正法向应力分量被认为是表示拉力，而负法向应力分量则表示压力（或者压缩）。

水考虑成完全各向同性，所以所有孔隙水压分量都相同，因此孔压可以表示为单一值，Pw：

岩土材料模型通常描述了有效应力的无穷小增量与应变的无穷小增量之间的一种关系。在这种关系中，有效应力的无穷小增量由应力变化率（在应力的符号上方加上一个圆点）来表示：

图2.1 通常的三维坐标系统和应力记号表示

在阐述材料模型时，通常，使用主应力比使用笛氏应力分量更为有效。主应力是在这样的坐标系下——所有剪应力分量沿坐标轴方向为零——的应力。事实上，主应力是应力张量矩阵的特征值。有效主应力可以由如下方式求得：

其中是单位矩阵。这个方程可以求得σ’的三个解，即有效主应力(σ’ σ’ σ’。

在PLAXIS 中，有效主应力按照代数值的大小顺序排列：

因此，σ1’是最大的压缩主应力，σ3’是最小的压缩主应力。在本手册中，模

型通常在主应力空间（如图2.2 所示）中分析。

图2.2 主应力空间

除了主应力以外，定义应力不变量也是很有用的。应力不变量是与坐标轴位置无关的应力度量。两个有用的应力不变量是：

其中p’是各向同性的有效应力，或者平均有效应力，而q 是等效剪应力。注意到相对于其他类型的应力而言，约定p’在受到压缩时为正。等效剪应力，q，

有如下重要的性质：当三轴应力状态满足时，它退化到。

有效主应力还可以由应力不变量表示出来：

其中θ被称为Lode 角（第三不变量），定义如下：

以及

2.2 应变的一般定义

笛卡尔坐标下，应变是一个可以由如下矩阵表示的张量：

应变式位移分量的偏导，如，其中i和j代表x、y或z。根

据小形变理论，两个互余的笛氏剪切应变分量εij和εji之和才会导致剪应力。这个和由剪应变γ来表示。于是，剪应变分量γxy、γyz和γzx取代εxy、εyx、εzy、εyz、εzx和εxz了。在上述条件下，应变通常写为向量形式，仅涉及六个不同的分量：

与应力相似，正的法向应变分量指的是拉伸，而负的法向应变分量指的是压缩。在材料模型的阐述中，考虑应变的无穷小增量，这些增量由应变率来表示（在应变的记号上加上一个点）。

类似于应力不变量，定义应变不变量也是很有用处的。一个通常使用的应变不变量是体积应变，，定义为所有法向应变分量的和：

体积应变在压缩时定义为负，膨胀时定义为正。

就像PLAXIS 程序中采用的那样，对于弹塑性模型，应变可以分解为弹性分量和塑性分量：

在整个手册中，上标e 表示弹性应变，上标p 表示塑性应变。

2.3 弹性应变

岩土的材料模型通常由有效应力的无穷小增量（‘有效应力变化率’）和应变的无穷小增量（‘应变变化率’）之间的某种关系来表示。这种关系可以由如

下形式来表示：

是材料刚度矩阵。注意到在这种应力—应变关系中，孔隙压力被明确地

排除在外。

PLAXIS 中最简单的材料模型是基于描述各向同性线弹性行为的Hooke 定律。这个模型属于‘线弹性模型’，同时它也是其他模型的基础。Hooke 定律

可以由如下方程给出：

弹性材料刚度矩阵通常记为。这个模型采用了两个参数，有效杨氏模量，以及有效泊桑比。在本手册的后续章节中，除特别声明外，表示有效参数时

都不用（'）符号。本手册中的E 和v 有时会有下标u、r 出现，用来强调卸载和重新加载的情形。如果一个模量带有下标ref，则意味着它是相对于某个特定的

参考水平的（见后文）。

下面给出了杨氏模量E与其他模量，比如剪切模量G、体积模量K 以及模量Eoed 之间的关系：

在‘线弹性模型’或者‘Mohr-Coulomb 模型’的输入材料参数中，G 与Eoed是辅助性质的参数（二中择一的），其值可以由式(2.20)算得。注意到这个

选择会受到E 和v 的输入值的影响。给G 与Eoed两者中的任何一个输入一个特

定的值，都会引起杨氏模量值E 的改变。

对于‘线弹性模型’来说，指定一个随着深度线性变化的刚度值是可能的。具体操作如下：使用高级按钮进入高级参数窗口，如图2.3 所示。在这里可以对Eincrement输入一个值，它表示单位深度内的模量增量。

图2.3 线弹性模型的参数表

在输入Eincrement后，参考深度yref的输入也成为必要。在yref之上，刚度值

等于Eref。在yref之下，刚度值由如下公式给出：

2.4 用有效参数进行的不排水分析

在PLAXIS 中，使用有效模型参数进行有效应力分析时，可以指定材料为不

排水行为。这只需将某个土层的材料行为类型（排水类型）指定为‘不排水A’

或者‘不排水B’就可以了。本节将解释PLAXIS 是如何处理这个特殊选项的。

通常情况下，土体中由水引起的孔隙应力会影响总的应力水平。根据Terzaghi

原理，总应力由有效应力和孔隙应力组成（见方程2.3）。然而，水被假定为不

能承受任何剪应力的，因此有效剪应力就等于总的剪应力：

类似于总应力分量和有效应力分量，设定Pw在压力下为负。

孔隙应力可以进一步分为稳态孔隙应力，Psteady和超静水孔隙应力，Pexcess：

稳态孔隙压力被认为是输入数据，因为它是基于地下水位和地下水渗流来生成的。超静孔隙压力是在不排水材料行为的塑性计算或者固结分析中产生的。下面将要介绍不排水材料行为和相应的超静水孔隙应力的计算。

既然稳态分量对时间的导数等于零，那么：

Hooke 定律可以求逆得到：

代入Eq.(2.22)得到：

考虑轻度可压缩的水，孔隙压力率可以写成：

上式中Kw 是水的体积模量，n 是土的孔隙率。

Hooke 定律的逆形式可以由总应力变化率和不排水参数Eu和Vu 表示出来：

其中：

根据式(2.29)和(2.30)，PLAXIS 中关于不排水行为(不排水A和不排水B)的特殊选项使得有效参数G 和v’ 转化成了不排水参数Eu和vu。注意到下标u 是用来标明不排水土的辅助参数的。因此，Eu和vu不应该与用来表示卸载/重新加载的Eur和vur混淆。

vu=0.5描述的是完全不可压缩行为。然而， vu=0.5将导致刚度矩阵的奇异性。实际上，水并不是完全不可压缩的，只不过，水的实际体积模量值是相当大的。为了避免过低压缩性引起的数值问题，Vu 的缺省值取为0.495，这意味着不排水土体是轻微可压缩的。为了保证计算结果接近实际，相对于土架的体积模量

而言，水的体积模量必须很大，即。要求就能充分保证这个

条件。一旦大的泊桑比与不排水材料行为一起使用时，用户通常会得到一个警告。

于是，对于不排水材料行为，水的一个体积模量值被自动的加到了刚度矩阵

里面。这个体积模量值由如下给定（至少对于是这样的）：

这里有必要对Skempton B 参数做一回顾性评述。

Skempton B-参数：

当材料类型（材料行为的类型）被设置成不排水(不排水A或不排水B)时，将土看成一个整体（土架+水），PLAXIS 自动地假定了一个隐含的体积模量Ku，同时区分总应力、有效应力和超静孔隙压力（见不排水行为）：

总应力：

有效应力：

超空隙水压力：

注意到有效的模型参数，即E’、ν’、c’、φ’，而不是Eu、νu、cu、φu必须在材料数据组中输入。PLAXIS 可以根据弹性Hooke 定律自动计算不排水的体积模量值：

其中：

并且(当使用标准设置时)

或者(当使用人工设置时)

不排水泊桑比的某个特定值νu，意味着关于孔隙流体体积刚度K w ref /n的一个相应的参考值：

其中

并且K w ref /n的值通常要比纯水的真实体积刚度要小得多。

如果Skempton B-参数的值未知，但是饱和度S 以及孔隙率n 是已知的，那么，孔隙流体体积刚度值可以估计如下：

其中对于一个大气压压下的空气。现在，Skempton B-参数

的值可以由土骨架的体积刚度和孔隙流体的体积刚度之比计算得到：

超静水孔隙压力的变化率可以根据（小）体积应变变化率计算得到：

PLAXIS 中使用的单元类型可以完全避免几乎完全不可压缩材料的网格闭锁现象。

PLAXIS程序中所有的材料模型都有基于有效模型参数来模拟材料的不排水行为的这个特殊选项。从而可用有效模型参数进行不排水计算，明确区分有效应力与孔隙（超静水）压。

这一分析需要土体的有效参数，所以在具有这类参数时是很方便的。但对软土工程，可能有时有直接给出土体的有效参数。现场测试或室内试验给出的可能是土体的不排水参数。在此情况下，由土体的不排水杨氏模量可用下式方便地给出土体的有效杨氏模量：

对于高级模型，没有可能这样直接转换。此时，推荐从测量到的不排水刚度

参数中估算所需的有效刚度参数，然后执行简单的不排水实验来检查所得的有效刚度参数，如果需要，即可采用有效刚度参数。土工实验可用来做检查工作(见

参考手册4.3)。

2.5 用有效强度参数进行不排水有效应力分析

原则上，章节2.4中讲解的不排水有效应力分析可以采用有效强度参数φ’、c’来迷你材料不排水剪切强度(不排水A)。这种情况下，孔压发展对于正确提供直至土体破坏(cu或su)的有效应力路径起到至关重要的作用。但，注意，多数土体模型不能提供正确的不排水加载下的应力路径。因此，如果材料强度是基于有效强度参数指定的，将导致错误的不排水强度。另一个问题是，对于不排水材料有效强度参数往往不可从调查中获得。为了解决这些问题，一些模型允许直接输入不排水强度。这个方法将在章节2.6中描述。

如果用户想要使用有效强度参数模拟不排水材料强度，PLAXIS通过与处理排水材料相同的方法来实现。然而，在排水材料类型中，必须指定不排水材料类型A。因此，PLAXIS将自动添加水的刚度到刚度矩阵中(见章节2.4)，从而区别有效应力和(超)空隙水压(=有效应力分析)。使用不排水加载条件下的有效应力强度的优势是，固结过程剪切强度得到提高。尽管增加的剪切强度可能是错误的，原因如上段所说。

图2.4 应力路径的描述；实测与摩尔库伦模型对比

图2.4描述了一个例子。当排水类型设置为不排水A时，模型将遵循有效应力路径，平均有效应力p’，保持恒定，直至破坏(1)。大家知道，软土，如正常固结粘土和泥炭，将遵循不排水加载条件下的有效路径，平均有效应力p’ 会因剪切引起孔压而明显减小(2)。因此，模型中可以达到的最大偏应力在摩尔库伦模型中被高估。换句话说，模型中的动剪强度取代可用不排水剪切强度。如果，在某应力状态下，土体固结，平均主应力将增加(3)，摩尔库伦在进一步的不排

水加载中，观测到的剪切强度将增加(4)，但是，这个增加的剪切强度可能是失真的，尤其对于软土。

另外，高级模型确实某种程度上包括不排水加载下平均有效应力的减小，但当使用高级模型时，建议在输出程序中将动剪强度与实测的不排水剪切强度进行校核。

注意只要排水类型参数设置为不排水类型A，刚度的有效值必须输入(如莫尔库伦E’、ν’，或最高级模型中的相应参数)。

2.6 用不排水强度参数进行不排水有效应力分析(不排水B)

对于一直不排水强度分布的不排水土层，PLAXIS为一些模型提供直接输入不排水强度参数的不排水有效应力分析，如章节2.4描述(排水类型=不排水B)。如，设置摩擦角为零，粘聚力等于剪切强度(φ=φu=0；c=su)。这种情况下，孔压和有效应力是分开的。尽管孔压和有效应力路径可能不完全正确，但是不排水强度不会受到影响，因为，它是作为直接输入的参数。

该选项要使用不排水强度属性执行不排水有效应力分析，仅试用于摩尔库伦模型、HS模型和HSS模型、以及NGI-ADP模型。因为，土体显示剪切强度随着深度增加，所以PLAXIS高级参数页面标签可以指定随深度增加。

注意如果HS或者HSS模型使用φ=0，刚度模量将不再应力相关，且模型表现为无压缩硬化，尽管模型仍然单独输入卸载/重加载模量和剪切硬化。

注意只要排水类型参数设置为不排水类型B，刚度的有效值必须输入(如莫尔库伦E’、ν’，或最高级模型中的相应参数)。

2.7 用不排水参数进行不排水总应力分析

如果，出于某种原因，不想使用不排水A和不排水B选项来进行不排水有效应力分析，可以使用所有参数都是不排水参数的总应力分析。这样，刚度使用的是不排水杨氏模量Eu和不排水泊松比νu，且使用不排水强度模拟su且φ=φu=0。典型情况下，不排水泊松比接近0.5(在0.495至0.499之间)。精确等于0.5是不可以的，因为这会导致刚度矩阵奇异。

在PLAXIS中，如果使用摩尔库伦和NGI-ADP模型，可以执行总应力分析。这种情况下，应该选择不排水C作为排水类型。总应力方法的缺点在于没有将有效应力与孔压分开考虑。因此，所有关于有效应力的输出都转化为总应力了，所有的孔压都等于零。

注意不排水强度直接输入的，不能随着固结而改变。实际上由于没有孔压参与固结，固结是没有意义的。

该方法不适用于多数高级土体模型。

概览排水类型与适用模型

表2.1 材料模型与类型

材料模型排水类型

线弹性排水、不排水A

不排水C、非多孔

摩尔库伦排水、不排水A

不排水B、不排水C

非多孔

HS 排水、不排水A

不排水B

HSS 排水、不排水A

不排水B

SS软土模型排水、不排水A

SSC蠕变模型排水、不排水A

节理岩体模型排水、非多孔

修正剑桥模型排水、不排水A

NGI-ADP模型排水、不排水B

不排水C

胡克布朗模型排水、非多孔

2.8 高级模型中的初始预固结应力

使用PLAXIS 高级模型时，需要一个初始预固结应力。在工程实际中，通常使用竖向预固结应力σp，但是PLAXIS 需要一个等效的各向同性预固结应力

P p eq，用来确定一个帽盖型屈服面的初始位置。如果材料是超固结的，那么，还需要超固结比（OCR）的信息，即先前达到的最大竖向应力σp(见图2.5)与原位有效竖向应力σyy '0的比值。

还有一种确定初始应力状态的办法是使用‘Pre-Overburden’压力（POP）作为一种替代来指定超固结比。‘Pre-Overburden’压力定义如下：

图2.5 说明了这两种指定垂直预固结应力的方法。

土木工程材料知识点归纳版

1.弹性模量：用E表示。材料在弹性变形阶段内，应力和对应的应变的比值。反映材料抵抗弹性变形能力。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，抵抗变形能力越强 2.韧性：在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大能量产生一定变形而不致破坏的性质。 3.耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质，表示方法——软化系数：材料在吸水 饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比K R = f b/f g 软化系数大于0.8的材料通常可以认为是耐水材料；对于经常位于水中或处于潮湿环境中的材料，软化系数不得低于0.85；对于受潮较轻或次要结构所用的材料，软化系数不宜小于0.75 4.导热性：传导热量的能力，表示方式——导热系数,材料的导热系数越小，材料的绝热性能就越好。影响导热性 的因素:材料的表观密度越小，其孔隙率越大，导热系数越小,导热性越差。由于水与冰的导热系数较空气大，当材料受潮或受冻时会使导热系数急剧增大，导致材料保温隔热方式变差。所以隔热材料要注意防潮防冻。 5.建筑石膏的化学分子式：β-CaSO4˙?H2O 石膏水化硬化后的化学成分：CaSO4˙2H2O 6.高强石膏与建筑石膏相比水化速度慢,水化热低,需水量小,硬化体的强度高。这是由于高强石膏为α型半水石膏， 建筑石膏为β型半水石膏。β型半水石膏结晶较差，常为细小的纤维状或片状聚集体，内比表面积较大；α型半水石膏结晶完整，常是短柱状，晶粒较粗大，聚集体的内比表面积较小。 7.石灰的熟化，是生石灰与水作用生成熟石灰的过程。特点：石灰熟化时释放出大量热，体积增大1~2.5倍。应 用：石灰使用时，一般要变成石灰膏再使用。CaO+H2O Ca(OH)2+64kJ 8.陈伏：为消除过火石灰对工程的危害，将生石灰和水放在储灰池中存放15天以上，使过火灰充分熟化这个过程 叫沉伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止发生碳化。 9.石灰的凝结硬化过程：（1）干燥结晶硬化：石灰浆体在干燥的过程中,因游离水分逐渐蒸发或被砌体吸收，浆体 中的氢氧化钙溶液过饱和而结晶析出,产生强度并具有胶结性（2）碳化硬化：氢化氧钙与空气中的二氧化碳在有水分存在的条件下化合生成碳酸钙晶体，称为碳化。由于空气中二氧化碳含量少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上。表面上生成的CaCO3膜层将阻碍CO2的进一步渗入，同时也阻碍了内部水蒸气的蒸发，使氢氧化钙结晶作用也进行的缓慢。碳化硬化是一个由表及里，速度相当缓慢的过程。

PDMS中文教程结构建库

VPD VANTAGE Plant Design System 工厂三维布置设计管理系统 PDMS结构建库 培训手册

型钢库 PDMS已经提供了较完善的元件库，包括型材截面、配件和节点库。但不一定十分齐全，所以PDMS提供了非常方便的建库工具，这些功能都可在PARAGON中实现。 设计库、元件库和等级库之间的关系 等级库（Specificaion）是设计库与元件库之间的桥梁。设计者在等级库中选择元件后，等级中的元件自动找到对应的元件库中的元件；元件库中的几何形状和数据被设计库参考。如下图。 型钢库层次结构 型钢库World下包含了许多元件库和等级库，它们也是一种树状结构库。下图就是型钢库层次结构： 型钢等级库层次结构 等级库相当于元件库的索引，其目的是为设计人员提供一个选择元件的界面，它的层次结构既与界面的关系如下图所示。 本章主要内容： １．定义型钢截面（Profile） ２．定义型钢配件（Fitting） ３．定义节点（Joint） 定义型钢截面（Profile） 练习一：定义型钢截面库 １．元件库最终的层次结构如下： ２．以管理员身份（如SYSTEM）登录PARAGON模块，再进入Paragon>Steelwork子模块。 ３．在 ４．选择菜单Create>Section，创建新的STSE， ５．在刚创建的STSE下，选择菜单Create>Element，创建三个元素：“ref.DTSE”、“ref.GMSS”和“ref.PTSS”。 现在的数据库结构如下： ６．设置。选择Settings>Referance Data… 和Display>Members…按下图设置： ７．鼠标指向CATA层，选择菜单Create>Section，创建新的STSE：example/PRFL/BOX。８．选择菜单Create>Category>For Profiles，创建新的STCA，如下图： ９．鼠标指向STCA：example/PRFL/REF.DTSE层，在命令行中键入命令：“NEW DTSE /BOX/EQUAL/DTSE”,这样新建了一个DTSE，如下图。 １０．创建截面本身。选择菜单Create>Profile，按下图设置：

ABAQUS常用技巧归纳(图文并茂).

ABAQUS学习总结 1.ABAQUS中常用的单位制。-（有用到密度的时候要特别注意） 单位制错误会造成分析结果错误，甚至不收敛。 2.ABAQUS中的时间 对于静力分析，时间没有实际意义（静力分析是长期累积的结果）。对于动力分析，时间是有意义的，跟作用的时间相关。 3.更改工作路径 4.对于ABAQUS/Standard分析，增大内存磁盘空间会大大缩短计算 时间;对于ABAQUS/Explicit分析，生成的临时数据大部分是存储在内存中的关键数据，不写入磁盘，加快分析速度的主要方法是提高CPU的速度。 临时文件一般存储在磁盘比较大的盘符下

提高虚拟内存

5.壳单元被赋予厚度后，如何查看是否正确。 梁单元被赋予截面属性后，如休查看是否正确。 可以在VIEW的DISPLAY OPTION里面查看。 6.参考点 对于离散刚体和解析刚体部件，参考点必须在PART模块里面定义。而对于刚体约束，显示休约束，耦合约束可以在PART ,ASSEMBLY,INTERRACTION,LOAD等定义参考点. PART模块里面只能定义一个参考点，而其它的模块里面可以定义很多个参考点。

7.刚体部件（离散刚体和解析刚体），刚体约束，显示体约束 离散刚体：可以是任意的形状，无需定义材料属性，要定义参考点，要划分网格。 解析刚体：只能是简单形状，无需定义材料属性，要定义参考点，不需要划分网格。 刚体约束的部件：要定义材料属性，要定义参考点，要划分网格。显示体约束的部件:要定义材料属性，要定义参考点，不需要要划分网格(ABAQUS/CAE会自动为其要划分网格)。 刚体与变形体比较:刚体最大的优点是计算效率高，因为它在分析作业过程中不参与所在基于单元的计算，此外，在接触分析，如果主面是刚体的话，分析更容易收敛。 刚体约束和显示体约束与刚体部件的比较：刚体约束和显示体约束的优点是去除约束后，就可以立即变为变形体。 刚体约束与显示体约束的比较:刚体约束的部件会参与计算，而显示约束的部件不会参与计算，只是用于显示作用。 8.一般分析步与线性摄动分析步 一般分析步：每个分析步的开始状态都是前一个分析步结束时刻的模型状态; 如果不做修改的话，前一个分析步所施加的载荷，边界条件，约束都会延续到当前的分析步中;所定义的载荷，边界条件以及得到的分析结果都是总量。

ansys材料模型.doc

B.2.1. Isotropic Elastic Example: High Carbon Steel MP,ex,1,210e9 ! Pa MP,nuxy,1,.29 ! No units MP,dens,1,7850 ! kg/m3

B.2.7. Bilinear Isotropic Plasticity Example: Nickel Alloy MP,ex,1,180e9 ! Pa MP,nuxy,1,.31 ! No units MP,dens,1,8490 ! kg/m3 TB,BISO,1 TBDATA,1,900e6 ! Yield stress (Pa) TBDATA,2,445e6 ! Tangent modulus (Pa)

B.2.10. Bilinear Kinematic Plasticity Example: Titanium Alloy MP,ex,1,100e9 ! Pa MP,nuxy,1,.36 ! No units MP,dens,1,4650 ! kg/m3 TB,BKIN,1 TBDATA,1,70e6 ! Yield stress (Pa) TBDATA,2,112e6 ! Tangent modulus (Pa)

B.2.11. Plastic Kinematic Example: 1018 Steel MP,ex,1,200e9 ! Pa MP,nuxy,1,.27 ! No units

MP,dens,1,7865 ! kg/m3 TB,PLAW,,,,1 TBDATA,1,310e6 ! Yield stress (Pa) TBDATA,2,763e6 ! Tangent modulus (Pa) TBDATA,4,40.0 ! C (s-1) TBDATA,5,5.0 ! P TBDATA,6,.75 ! Failure strain

土木工程材料知识点整理(良心出品必属精品)

土木工程材料复习整理 1.土木工程材料的定义 用于建筑物和构筑物的所有材料的总称。 2.土木工程材料的分类 （一）按化学组成分类：无机材料、有机材料、复合材料 （二）按材料在建筑物中的功能分类：承重材料、非承重材料、保温和隔热材料、吸声和隔声材料、防水材料、装饰材料等（三）按使用部位分类：结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料等 3.各级标准各自的部门代号列举 GB——国家标准 GBJ——建筑行业国家标准 JC——建材标准 JG——建工标准 JGJ——建工建材标准 DB——地方标准 QB——企业标准 ISO——国际标准 4.材料的组成是指材料的化学成分、矿物成分和相组成。 5.材料的结构 宏观结构：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。 细观结构：指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸在10-3-10-6m级。 微观结构：微观结构是指原子和分子层次上的结构。其尺寸在10-6

-10-10m 级。微观结构可以分为晶体、非晶体和胶体三种。 6.材料的密度、表观密度、堆积密度、密实度与孔隙率、填充率与空隙率的概念及计算 密度：材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。（质量密度） 密实体积：不含有孔隙和空隙的体积(V)。 g/cm3 表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。（体积密度） 表观体积：含有孔隙但不含空隙的体积(V0)。（用排水法测得的扣除了材料内部开口孔隙的体积称为近视表观体积，也称视体积。 ㎏/m3或g/cm3 堆积密度：材料在堆积状态下，单位体积的质量。（容装密度） 堆积体积：含有孔隙和空隙的体积（V0’）。 ㎏/m3 密实度：密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。 v m = ρv o m = 0ρ' 00 v m ='ρ00100%100%V D V ρρ =??＝%100101??-=W V V m m W ρ

Plaxis中常见问题集锦

1 问：Geo FEM，Plaxis，Z-Soil软件比较？ 2008/6/5 9:34:48 答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受范围之内。 就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于GEO。Plaxis大家都用得很多了，Z-Soil的建模可以在前 处理模块中用CAD元素绘制，或者通过dxf文件导入；GEO4只能输入剖面线的坐标，比较烦琐。 Plaxis和Z-soil基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，只能解决隧道、 边坡等相关问题；Plaxis和Z-Soil可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。 总的来说，Plaxis和Z-Soil是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是GEO4里面的一个工具 包，而GEO4类似于国内的理正一样，是遵循Eurocode的设计软件。 2 问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等 这些滑裂面的相关参数呢？ 2008/6/5 9:36:26 答：使用强度折减法，不用假定slip surface，故不会有这些数据。 3 问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半， 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天内完成，请问怎么在Plaxis中模拟，怎 么设置可以反应填筑速率，请高手指教？ 2008/6/5 9:47:25 答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。 堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。如果只有基本模块，可以设置mstage 的数值。mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。由于Plaxis 不能设置load function，比较麻烦。当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实现。 4 问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，ＥＩ 和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？ 2008/6/5 9:49:13 答：应该是：A=沿着洞轴方向L×厚度d E是弹性模量I是惯性矩 5 问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是 真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？ 2008/6/5 9:59:42 答：Plaxis 3D Tunnel计算内核是三维的。但是目前只支持平面拉伸建模，建附加模型还存在困 难。3D Tunnel的确不能生成复杂的斜交隧道。 3D Foundation是专门解决基础问题的三维有限元计算软件。其解决基础问题要比FLAC3D要专 业，特别是考虑了一些工程实际，但开放性不如FLAC3d。近期3D Foundation将在此方面有重 大改进，新版本前处理借用GID作为前处理工具。Plaxis 系列优点长处是其理论，尤其是hs和 hs-small模型。 6 问：最近在算一个基坑,很好的地质条件，桩、撑刚度都取得很大，居然算出来水平位移始终 都有70mm左右，但用同济启明星算水土分算，并且参数都没有取最大值，算的结果只有17mm 左右。深圳规范要求水平位移不超过30mm，要是用Plaxis是很难算出小于规范值的结果的，事 实上，也不至于有那么大的位移的？ 2008/6/5 10:05:32 答：主要问题是现在很多地质报告都不提供三轴的试验参数：例如E50模量，Eur模量，Es模量， 有效强度指标等；土体的本构参数比较特殊，要做特殊的试验，因此一般的项目参数方面的确有 问题。不过，即便是只有Es模量和直剪固快指标，通过换算和引入K0、孔隙比、Cc，Cs等其 他参数，也是可以得到其他需要的参数，不过这需要比较扎实的本构模型方面的知识和岩土工程 经验，知道不同的本构适合模拟什么土层，知道本构的优点和局限性，这对使用者的要求的确比 较高。 7 问：隧道已经组成一个类组，所以一定要对其进行材料定义。如果不定义得话，就不能对其 进行网格划分，这要怎么解决呢？ 2008/6/5 10:08:42 答：你是不是只想模拟基坑开挖对既有隧道结构的影响，而省略掉前面隧道开挖过程的模拟。 这样的话，结果恐怕很难正确，而且会碰到你所说的问题。因为隧道在基坑开挖前，有一定的受

模型技巧完全手册(8)-蚀刻片的使用

蚀刻片的使用 蚀刻片（PHOTO-ETCHING PARTS）是项令人又爱又怕的模型科技产品，其生产的原理很类公似电路板的方法，是利用强腐蚀性的强酸蚀刻掉不需要的部份，剩余的部份即为常见的蚀刻片产品。它的细部表现功夫凌驾于现有的各种模型材料之上，只要掌握制作技巧并辅 助使用于模型上，相信可令您的作品精细度巨增。 1. 现有的蚀刻片材质有两种，一为不锈钢，一为铜。不锈钢产品的外观亮丽，且能制出很细致 的细部线条，比较适合超细部的表现，但因其硬度高，所以在切割及加工时较麻烦，而且无法 用一般的烙铁来焊接组合。铜的外观不及不锈钢的亮丽，但硬度低，很容易加工，可以用一般 的烙铁来焊接组合。左上为AFV CLUB的M-88回收战车的不锈钢材质细部零件，可注意它的网 目有多么细。左下为TAMIYA的不锈钢材质[ 工具 ]，可用它来刮出战车表面的防磁纹构造。右 边为STENCILIT的铜材质[ 喷漆型板 ]，可用来喷出各种图案。由这三个产品来看，蚀刻片不 光是用在细部零件用途上而已，现已有更多的辅助工具是利用它的特性所制成。 2. 图中采用捷克[ 牛魔王 ]铜材质蚀刻片示范。要将零件从框架上取下可如图使用笔刀切下 （钢刀片也可），选用[ 有点硬又不会太硬 ]的材质垫底，切割垫或塑胶板均是不错的选择。 刀片最好使用新的，才能够轻松的一刀便切断连接框架，如果刀片不够锐利，有可能因切下的 力量而连累到零件本身使之变形。 3. 如同一般的塑胶零件，切断的地方不要太靠近零件本身，应该离开一点点才下刀，以免不小 心切致电零件本身损坏它。零件上多出的小毛边，可用笔刀小心的切除掉。 4. 除了用笔刀切断零件外，还可使用图中的这种剪刀来剪断。此为日本TRITOOL出品的蚀刻片 专用剪刀，能够轻松且漂亮的修剪铜材质或不锈钢材质蚀刻片。一般的剪刀因钢质不够硬，不 容易剪断蚀刻片，勉强去剪时，有可能会将剪刀剪崩口及伤害到蚀刻片零件。 5. 如同塑胶零件般，切除毛边后的区域也要进一步打磨，使之更完美。由于金属塑胶材质来得 坚硬许多，打磨并非易事，所以要使用特别的工具。图中使用日本田宫出品的水砂纸自制打磨 用的小方块。这种水砂纸的耐磨性比一般五金行发售的水砂纸要高，而且比较磨得动金属，是 项值得投资的基本工具。

土木工程材料知识点)

1、孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。 2、建筑钢材的品种与选用 建筑钢材的主要钢种 1）碳素结构钢:牌号的表示方法： Q 屈服点数值—质量等级代号脱氧程度代号Q235—BZ Q235——强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也较好，是钢结构常用的牌号，大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。Q235良好的塑性可保证钢结构在超载、冲击、焊接、温度应力等不利因素作用下的安全性，因而Q235能满足一般钢结构用钢的要求 Q235-A一般用于只承受静荷载作用的钢结构。含C0.14~0.22% Q235-B适用于承受动荷载焊接的普通钢结构，含C0.12~0.20% Q235-C适用于承受动荷载焊接的重要钢结构，含C≤0.18% Q235-D适用于低温环境使用的承受动荷载焊接的重要钢结构。含C≤0.17% 2)低合金高强度结构钢:牌号的表示方法：Q 屈服点数值质量等级代号 由于合金元素的强化作用，使低合金结构钢不但具有较高的强度，且具有较好的塑性、韧性和可焊性。低合金高强度结构钢广泛应用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建筑、桥梁工程、承受动力荷载和冲击荷载的结构。 3、常用建筑钢材 1)低碳钢热轧圆盘条:强度较低，但塑性好，便于弯折成形，容易焊接。主要用做箍筋，以及作为冷加工的原料，也可作为中、小型钢筋混凝土结构的受力钢筋。 2)钢筋混凝土用热轧钢筋:钢筋混凝土用热轧钢筋共分为四级钢筋，根据其表面状态分为光圆钢筋和带肋钢筋。I级钢筋为光圆钢筋，其余三级为带肋钢筋。I级钢筋不带肋，与混凝土的握裹力不好，其末端需做180?弯钩。 I级钢筋由碳素结构钢轧制，其余均由低合金钢轧制。I级钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，便于各种冷加工，因而广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋。 HRB335级和HRB400级钢筋的强度较高，塑性和焊接性能也较好，故广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。 HRB500级钢筋强度高，但塑性和可焊性较差，可用作预应力钢筋。

中文参考手册-PLAXIS 2D--岩土三维建模分析

参 考 手 册

目录 1简介 (7) 2 一般说明 (7) 2.2 文件处理 (9) 2.3 帮助工具 (9) 2.4 输入方法 (10) 3 输入前处理 (10) 3.1 输入程序 (10) 3.5 荷载和边界条件 (28) 4 材料属性和材料数据组 (33) 4.1 模拟土体及界面行为 (35) 4.1.1 一般标签页 (35) 4.1.2 参数标签页 (39) 4.1.3 渗流参数标签页 (50) 4.1.4 界面标签页 (56) 4.1.5 初始标签页 (61) 4.2 不排水行为模拟 (63) 4.2.1 不排水（A） (64) 4.2.2 不排水（B） (64) 4.2.3 不排水（C） (64) 4.3 土工试验模拟 (64) 4.3.1 三轴试验 (67) 4.3.2 固结仪试验 (68) 4.3.3 CRS (68) 4.3.4 DDS (69) 4.3.6 结果 (70) 4.4 板的材料数据组 (70) 4.4.1 材料数据组 (71) 4.4.2 属性 (71)

4.5.1 材料数据组 (74) 4.5.2 属性 (74) 4.6 锚杆的材料数据组 (75) 4.6.1 材料数据组 (76) 4.6.2 属性 (76) 4.7 几何构件的材料数据组赋值 (76) 5 计算 (77) 5.1 计算程序界面 (77) 5.2 计算菜单 (78) 5.3 计算模式 (79) 5.3.1 经典模式 (80) 5.3.2 高级模式 (80) 5.3.3 渗流模式 (81) 5.4 定义计算阶段 (81) 5.4.1 计算标签页 (81) 5.4.2 插入或删除计算阶段 (82) 5.4.3 计算阶段的标识和顺序 (82) 5.5 分析类型 (83) 5.5.1 初始应力生成 (83) 5.5.2 塑性计算 (85) 5.5.3塑性（排水）计算 (85) 5.5.4 固结（EPP）分析 (85) 5.5.5 固结（TPP）分析 (86) 5.5.6 安全性（PHI/C折减） (86) 5.5.7 动力分析 (87) 5.5.8 自由振动 (87) 5.5.9 地下水渗流（稳态） (88) 5.5.10 地下水渗流（瞬态） (88) 5.5.11 塑性零增长步 (88)

ABAQUS_材料本构模型与编程

材料本构模型及编程-ABAQUS-UMAT 材料本构模型及编程实现：简介 1、什么时候用用户定义材料（User-defined material, UMAT）？ 很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。 2、好学吗？需要哪些基础知识？ 先看一下ABAQUS手册（ABAQUS Analysis User's Manual）里的一段话： Warning: The use of this option generally requires considerable expertise. The user is cautioned that the imple mentation of any realistic constitutive model requires extensive development and testing. Initial testing on a s ingle element model with prescribed traction loading is strongly recommended. 但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料力学性能的本构方程（Constitutive equation）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如 应力(stress),应变（strain）及其分量；volumetric part和deviatoric part；模量（modulus）、泊松比(Poisson’s ratio)、拉美常数(Lame constant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。 3、UMAT的基本任务？ 我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是： 已知第n步的结果（应力，应变等），；然后给出一个应变增量, 计算新的应力。UMAT要完成这一计算，并要计算Jacobian矩阵DDSDDE(I,J) =。是应力增量矩阵（张量或许更合适），是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J) 定义了第J个应变分量的微小变化对第I 个应力分量带来的变化。该矩阵只影响收敛速度，不影响计算结果的准确性（当然，不收敛自然得不到结果）。 4、怎样建立自己的材料模型？ 本构方程就是描述材料应力应变（增量）关系的数学公式，不是凭空想象出来的，而是根据实验结果作出的合理归纳。比如对弹性材料，实验发现应力和应变同步线性增长，所以用一个简单的数学公式描述。为了解释弹塑性材料的实验现象，又提出了一些弹塑性模型，并用数学公式表示出来。 对各向同性材料（Isotropic material）,经常采用的办法是先研究材料单向应力-应变规律（如单向拉伸、压缩试验），并用一数学公式加以描述，然后把讲该规律推广到各应力分量。这叫做“泛化“(generalization)。 5、一个完整的例子及解释 下面这个UMAT取自ABAQUS手册，是一个用于大变形下的弹塑性材料模型。希望我的注释能帮助初学者理解。需要了解J2理论。SUBROUTINE UMAT(STRESS,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,RPL,DDSDDT, 1 DRPLDE,DRPLDT,STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED, 2 CMNAME,NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT, 3 PNEWDT,CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC) STRESS--应力矩阵，在增量步的开始，保存并作为已知量传入UMAT ；在增量步的结束应该保存更新的应力； STRAN--当前应变，已知。 DSTRAN—应变增量，已知。 STATEV--状态变量矩阵，用来保存用户自己定义的一些变量，如累计塑性应变，粘弹性应变等等。增量步开始时作为已知量传入，增量步结束应该更新； DDSDDE=。需要更新 DTIME—时间增量dt。已知。 NDI—正应力、应变个数,对三维问题、轴对称问题自然是3（11,22,33），平面问题是2(11,22)；已知。 NSHR —剪应力、应变个数，三维问题时3(12,13,23)，轴对称问题是1(12)；已知。

土木工程材料知识点总结版

1.弹性模量：用E表示。材料在弹性变形阶段，应力和对应的应变的比值。反映材料抵抗弹性变形能力。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，抵抗变形能力越强 2.韧性：在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大能量产生一定变形而不致破坏的性质。 3.耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质，表示方法——软化系数：材料在吸水 饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比K R = f b/f g 软化系数大于0.8的材料通常可以认为是耐水材料；对于经常位于水中或处于潮湿环境中的材料，软化系数不得低于0.85；对于受潮较轻或次要结构所用的材料，软化系数不宜小于0.75 4.导热性：传导热量的能力，表示方式——导热系数,材料的导热系数越小，材料的绝热性能就越好。影响导热性 的因素:材料的表观密度越小，其孔隙率越大，导热系数越小,导热性越差。由于水与冰的导热系数较空气大，当材料受潮或受冻时会使导热系数急剧增大，导致材料保温隔热方式变差。所以隔热材料要注意防潮防冻。 5.建筑石膏的化学分子式：β-CaSO4˙?H2O 石膏水化硬化后的化学成分：CaSO4˙2H2O 6.高强石膏与建筑石膏相比水化速度慢,水化热低,需水量小,硬化体的强度高。这是由于高强石膏为α型半水石膏， 建筑石膏为β型半水石膏。β型半水石膏结晶较差，常为细小的纤维状或片状聚集体，比表面积较大；α型半水石膏结晶完整，常是短柱状，晶粒较粗大，聚集体的比表面积较小。 7.石灰的熟化，是生石灰与水作用生成熟石灰的过程。特点：石灰熟化时释放出大量热，体积增大1~2.5倍。应 用：石灰使用时，一般要变成石灰膏再使用。CaO+H2O Ca(OH)2+64kJ 8.伏：为消除过火石灰对工程的危害，将生石灰和水放在储灰池中存放15天以上，使过火灰充分熟化这个过程叫 沉伏。伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止发生碳化。 9.石灰的凝结硬化过程：（1）干燥结晶硬化：石灰浆体在干燥的过程中,因游离水分逐渐蒸发或被砌体吸收，浆体 中的氢氧化钙溶液过饱和而结晶析出,产生强度并具有胶结性（2）碳化硬化：氢化氧钙与空气中的二氧化碳在有水分存在的条件下化合生成碳酸钙晶体，称为碳化。由于空气中二氧化碳含量少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上。表面上生成的CaCO3膜层将阻碍CO2的进一步渗入，同时也阻碍了部水蒸气的蒸发，

航空模型发动机完全手册范本

航空模型发动机完全手册 前言 目前，航空模型上采用的动力装置主要有：橡筋条、活塞式发动机、喷气式发动机、电动式发动机和压缩气体发动机等数种。其中活塞式发动机按照混合气着火方法分为：压缩燃烧式（压燃式）、电热式（热火栓式）和电火花点燃式三种。 本书主要介绍在我国使用较广的压燃式发动机。最后在附录中简要介绍一下电热式和电火花点燃式发动机。 活塞式航空模型发动机是一种小型燃机，一般称为小发动机。它的基本组成部分和工作原理，与中学物理书上介绍的燃机（包括柴油机和汽油机）大体相同，也和日常见到的手扶拖拉机、摩托车或汽车上使用的发动机大体相同，不过要简单得多。小发动机的体积虽然很小，并且只有一、二十个零件，但它已经是一种精密机器了，必须很仔细地科学地去学习它和使用它。 航模爱好者在使用小发动机的过程中，要注意理论联系实际，将书本上学到的有关发动机的基本知识，运用到具体实践中去。要学懂小发动机的工作原理、燃料组成、起动步骤和调整方法，学会怎样排除故障，并注意养成正确的操作方法，为今后在农业机械化运动中，或在工矿和科学试验等工作中，更好地学习和运用各种机械设备打下良好的基础。 一构造和原理 （一）小发动机的构造： 图1是轴进气压燃式小发动机的解剖图。现将它的各个零件和功用分别说明如下： 1.气缸和活塞——气缸是燃料和空气的混合气体进行燃烧的地方，也是将燃料燃烧后放出来的热能转换为机械能的地方。气缸呈圆筒形，表面非常光滑，近似镜面。气缸的混合气体燃烧膨胀时，产生很高的压力，作用在活塞顶上，推动活塞向下运动；经过曲轴连杆机构，使曲轴转动并带动螺旋桨旋转，产生拉力使飞机前进。发动机转动时，活塞以很高的速度在气缸中来回运动。气缸壁上开有排气口和转气口等配气孔。活塞在气缸往复运动时，同时控制了排气口和转气口等配气孔的开闭。 气缸和活塞是小发动机上最主要也是最精密的零件，它们之间的配合非常精确，以保证密封和压缩性能。如果使用不当，或让灰沙等脏物进入气缸部，那就会使气缸和活塞很快磨损，影响密封性能，造成发动机转速下降，甚至不能起动等不良后果。 活塞在气缸来回运动时，由于受到曲臂长度的限制，有两个极限位置。活塞能达到的最高位置，即距曲轴旋转中心最远的位置，叫做上止点；最低的位置，叫做下止点（图2）。活塞从上止点移动到下止点（或从下止点移动到上止点）所经过的路程，也就是上止点至下止点之间的距离，叫做活塞行程（冲程）。当活塞在上止点时，由活塞顶面、反活塞的下表面和气缸周围侧壁所包含的容积，叫做燃烧室容积。活塞在下止点时，由活塞、反活塞和气

土木工程材料笔记

土木工程材料(笔记) csl 2011.3

第一章. 土木工程材料的基本性质 结构：宏观，细观，微观(晶体、玻璃体、胶体)。 §1-1物理性质 一、基本性质：密度ρ 表观密度0ρ 堆积密度0 ρ' 孔隙率P 空隙率P ' 相关公式：)1(0ρ ρ-=P V 1 -0 2?=H k m m P ρ干饱 )1(0 0ρρ'- ='P 亲、憎水性——润湿角 吸水性——重量吸水率W m ， 体积吸水率W v 二、与水有关性质 吸湿率——含水率 耐水性——软化系数：系数↑，耐水性↑ 抗渗性——渗透系数，抗渗等级 相关公式: 干 干 饱干 m m -m 2= = m m W O H m k 1 m -m 22P V V V W O H O H V =?= = ρ干饱干 0ρ?=m V W W 干饱00ρρ-=V W 三、孔隙对性能的影响：孔隙↑，强度↓，导热系数↓，热容↓，与抗冻无关 吸水率↑，透气透水性↑ 压拉弯剪 211mm N MPa = §1-2力学性质 比强度: 0ρf 轻质高强的指标 弹塑脆韧性 §1-3耐久性：耐水，抗渗，抗冻，耐候，其他 第二章．无机胶凝材料:气硬,水硬 §2-1气硬性 原料与生产: O H CaSO 245.0?α 高强：晶体粗大结实，比表面积小 O H CaS 245.00?β 建筑：(与上相反) 水化硬化：水化→CaSO 4. 0.5H 2O(晶体) 一、石膏 凝结硬化 凝结：初、终凝 硬化：快，加缓凝剂，微膨胀 指标：强度，细度，凝结时间 特性：强度低，孔隙率大，隔音保温，防火好 生产 欠火石灰（不能消解） 过火石灰，消解缓慢——陈伏 二、石灰 熟(消)化→Ca(OH)2 放热，体积↑ 硬化 干燥结晶，析出Ca(OH)2 碳化硬化→CaCO 3 慢，表为CaCO 3，内为Ca(OH)2 特性：可塑性，保水性好，强度低，易开裂，耐水性差，吸湿性强 生产-- 湿法，干法 三、水玻璃 模数：SiO 2与Na 2O 的分子比n 硬化→无定形硅酸，缓慢，加促硬剂(Na 2SiF 6 氟硅酸钠) 特性：粘结力强，强度高，耐热高，不耐碱、水、渗 四、比较 强度：水玻璃>石膏>石灰 硬化速度：石膏>石灰>水玻璃 { { { { {

Plaxis中常见问题集锦

1 问：Geo FEM，Plaxis，Z-Soil软件比较？2008/6/5 9:34:48 答：三者针对某个算例计算结果相差不大，误差在可接受围之。 就易用性来说，Plaxis好于Z-Soil好于GEO。Plaxis大家都用得很多了，Z-Soil的建模可以在前处理模块中用CAD元素绘制，或者通过dxf文件导入；GEO4只能输入剖面线的坐标，比较烦琐。Plaxis和Z-soil基本可以解决岩土工程所有问题，但GEO4由于建模功能的限制，只能解决隧道、边坡等相关问题；Plaxis和Z-Soil可以进行渗流分析（非饱和）包括流固偶合分析。 总的来说，Plaxis和Z-Soil是专业的岩土工程有限元程序；GEO FEM是GEO4里面的一个工具包，而GEO4类似于国的理正一样，是遵循Eurocode的设计软件。 2 问：在plaxis中，用折减系数作出它的几个滑裂面，如何查看滑裂面的角度、圆心、半径等 这些滑裂面的相关参数呢？ 2008/6/5 9:36:26 答：使用强度折减法，不用假定slip surface，故不会有这些数据。 3 问：Plaxis怎么模拟路堤分步填筑？在实际施工中，填筑不是一次加载的，可能先填一半， 过个月再填一半，而且这一半也不是一次填完，要在几天完成，请问怎么在Plaxis中模拟，怎么 设置可以反应填筑速率，请高手指教？ 2008/6/5 9:47:25 答：手册里有相关例子，你可以参考一下lesson 5。 堆载速率可以通过设置堆载这个stage的时间间隔来设置。如果只有基本模块，可以设置mstage 的数值。mstage=1.0，说明100％施加上去了，mstage＝0.1，说明只有10%的荷载。由于Plaxis 不能设置load function，比较麻烦。当然，你可以将一层土细分成几个stage完成，也可以实现。 4 问：Plaxis 3D 用这个软件分析基坑时，基坑是钢格栅喷混凝土支护，支护用板来模拟，ＥＩ 和ＥＡ中的Ｉ和Ａ分别指哪个面的惯性矩和面积，以及单位后面的／ｍ应该是哪个长度？ 2008/6/5 9:49:13 答：应该是：A=沿着洞轴方向L×厚度d E是弹性模量I是惯性矩 5 问：在网上看到有人怀疑Plaxis 3D Foundation和3D Tunnel的真三维性，有人说它们不是 真正的三维计算，有谁知道是怎么回事吗？ 2008/6/5 9:59:42 答：Plaxis 3D Tunnel计算核是三维的。但是目前只支持平面拉伸建模，建附加模型还存在困难。 3D Tunnel的确不能生成复杂的斜交隧道。 3D Foundation是专门解决基础问题的三维有限元计算软件。其解决基础问题要比FLAC3D要专 业，特别是考虑了一些工程实际，但开放性不如FLAC3d。近期3D Foundation将在此方面有重 大改进，新版本前处理借用GID作为前处理工具。Plaxis 系列优点长处是其理论，尤其是hs和 hs-small模型。 6 问：最近在算一个基坑,很好的地质条件，桩、撑刚度都取得很大，居然算出来水平位移始终 都有70mm左右，但用同济启明星算水土分算，并且参数都没有取最大值，算的结果只有17mm 左右。规要求水平位移不超过30mm，要是用Plaxis是很难算出小于规值的结果的，事实上，也 不至于有那么大的位移的？ 2008/6/5 10:05:32 答：主要问题是现在很多地质报告都不提供三轴的试验参数：例如E50模量，Eur模量，Es模量， 有效强度指标等；土体的本构参数比较特殊，要做特殊的试验，因此一般的项目参数方面的确有 问题。不过，即便是只有Es模量和直剪固快指标，通过换算和引入K0、孔隙比、Cc，Cs等其 他参数，也是可以得到其他需要的参数，不过这需要比较扎实的本构模型方面的知识和岩土工程 经验，知道不同的本构适合模拟什么土层，知道本构的优点和局限性，这对使用者的要求的确比 较高。 7 问：隧道已经组成一个类组，所以一定要对其进行材料定义。如果不定义得话，就不能对其 进行网格划分，这要怎么解决呢？ 2008/6/5 10:08:42 答：你是不是只想模拟基坑开挖对既有隧道结构的影响，而省略掉前面隧道开挖过程的模拟。 这样的话，结果恐怕很难正确，而且会碰到你所说的问题。因为隧道在基坑开挖前，有一定的受 力状况，这需要模拟隧道开挖过程才能得到其受力状况，基坑开挖的影响也是在其这个受力状况 上产生的。你现在的目的是让基坑开挖前，隧道结构的力和弯矩都为零了，所以结果很难正确。

高中数学通用模型解题方法技巧总结

高中数学通用模型解题方法 1. 对于集合，一定要抓住集合的代表元素，及元素的“确定性、互异性、无序性”。 中元素各表示什么？ A表示函数y=lgx的定义域，B表示的是值域，而C表示的却是函数上的点的轨迹 2 进行集合的交、并、补运算时，不要忘记集合本身和空集的特殊情况 注重借助于数轴和文氏图解集合问题。 空集是一切集合的子集，是一切非空集合的真子集。 显然，这里很容易解出A={-1,3}.而B最多只有一个元素。故B只能是-1或者3。根据条件，可以得到a=-1,a=1/3. 但是，这里千万小心，还有一个B为空集的情况，也就是a=0,不要把它搞忘记了。 3. 注意下列性质： 要知道它的来历：若B为A的子集，则对于元素a1来说，有2种选择（在或者不在）。同样，对于元素a2, a3,……a n,都有2种选择，所以，总共有种选择，即集合A有个子集。 当然，我们也要注意到，这种情况之中，包含了这n个元素全部在何全部不在的情况，故真子集个数为，非空真子集个数为 （3）德摩根定律： 有些版本可能是这种写法，遇到后要能够看懂 4. 你会用补集思想解决问题吗？（排除法、间接法） 的取值范围。 注意，有时候由集合本身就可以得到大量信息，做题时不要错过；如告诉你函数f(x)=ax2+bx+c(a>0) 在上单调递减，在上单调递增，就应该马上知道函数对称轴是x=1.或者，我说在上，也应该马上可以想到m，n实际上就是方程的2个根 5、熟悉命题的几种形式、 可以判断真假的语句叫做命题，逻辑连接词有“或”，“且”和“非” ∨∧? ()()().

命题的四种形式及其相互关系是什么？ （互为逆否关系的命题是等价命题。） 原命题与逆否命题同真、同假；逆命题与否命题同真同假。 6、熟悉充要条件的性质（高考经常考） 满足条件，满足条件， 若；则是的充分非必要条件； 若；则是的必要非充分条件； 若；则是的充要条件； 若；则是的既非充分又非必要条件； 7. 对映射的概念了解吗？映射f：A→B，是否注意到A中元素的任意性和B中与之对应元素的唯一性，哪几种对应能构成映射？ （一对一，多对一，允许B中有元素无原象。） 注意映射个数的求法。如集合A中有m个元素，集合B中有n个元素，则从A到B 的映射个数有n m个。 如：若，；问：到的映射有个，到的映射有个；到的函数有个，若，则到的一一映射有个。 函数的图象与直线交点的个数为个。 8. 函数的三要素是什么？如何比较两个函数是否相同？ （定义域、对应法则、值域） 相同函数的判断方法：①表达式相同；②定义域一致(两点必须同时具备) 9. 求函数的定义域有哪些常见类型？ 函数定义域求法： ●分式中的分母不为零； ●偶次方根下的数（或式）大于或等于零； ●指数式的底数大于零且不等于一； ●对数式的底数大于零且不等于一，真数大于零。 ●正切函数 ●余切函数 ●反三角函数的定义域 函数y＝arcsinx的定义域是[－1, 1]，值域是，函数y＝arccosx的定义域是[－ 1, 1] ，值域是[0, π] ，函数y＝arctgx的定义域是R ，值域是.，函数y＝arcctgx 的定义域是R ，值域是(0, π) . 当以上几个方面有两个或两个以上同时出现时，先分别求出满足每一个条件的自变量的范围，再取他们的交集，就得到函数的定义域。

《土木工程材料》知识点

《土木工程材料》重要知识点 关注各章习题：选择题、判断题、是非题 一、材料基本性质 （1）基本概念 1.密度：材料在绝对密实状态下单位体积下的质量； 2.体积密度：材料在自然状态下单位体积（包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重； 3.表观密度：单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度； 4.堆积密度：散粒状材料单位体积（含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积）物质颗粒的质量； 5.孔隙率：材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率 6.空隙率：散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积（开口孔隙与间隙之和）占堆积体积的百分率； 7.强度：指材料抵抗外力破坏的能力（材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力） 8.比强度：指材料强度与表观密度之比，材料比强度越大，越轻质高强； 9.弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质； 10.塑性：指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，这种不能恢复的变形称为塑性变形； 11.韧性：指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质； 12.脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质； 13.硬度：指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力； 14.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力； 15.亲水性：当湿润角≤90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力，这种性质称为材料的亲水性； 16.憎水性：当湿润角＞90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力，这种性质称为材料的憎水性；