Файл: Общее представление о прочности металлов и виды строительных материалов из древесины.docx
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Минобрнауки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Реферат
По дисциплине «Основы строительных конструкций»
на тему: «Общее представление о прочности металлов и виды строительных материалов из древесины.»
Выполнил:
студент группы
Проверил:
ст. преподаватель
кафедры «Теплоэнергетика»
Содержание
Введение…………………………………………………………………….…….3 1.Общее понятие металлов……….….……..………………….……………….6
1.1Физические основы прочности металлов…………………………………8
1.2 Техническая и теоретическая прочность металлов………………………10
1.3 Методы определения прочности металлов…………......……………….…..……12
2.Общее понятие древесины……………………………………………………………………………14
2.1 Классификация изделий из древесины и область их применения…….……16
Заключение………………………………..…………………………………………………………………....26
Список литературы……………………………………………………………………………….…………29
Введение
Металлы (от лат. metallum – шахта, рудник, копь) – наиболее широко используемый класс конструкционных материалов, применение которых наряду с неметаллами и композитами позволяет решать почти любые технологические задачи. К металлам принято относить элементы, обладающие характерными металлическими свойствами (высокой тепло- и электропроводностью, повышенной пластичностью и т. д.).
Основными механическими свойствами являются прочность, пластичность, упругость, вязкость, твердость.
Зная механические свойства, конструктор при проектировании обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность машин и конструкций при их минимальной массе.
Пластичность и прочность относятся к важнейшим свойствам твердых тел.
Оба эти свойства, взаимно связанные друг с другом, определяют собой способность твердых тел противостоять необратимому формоизменению и макроскопическому разрушению, т. е. разделению тела на части в результате возникающих в нем под воздействием внешних или внутренних силовых полей микроскопических трещин.
По показателям прочности, пластичности и т. д. производят сравнительную оценку различных металлов и сплавов, а также контроль их качества при изготовлении изделий.
Прочность твёрдых тел, в широком смысле — свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле — сопротивление разрушению.
Так же как и металлы широко используется и древесина, в особенности в строительстве.
Древесина широко распространена по всему земному шару. В России произрастает пятая часть мировых запасов древесины. Запасы древесины, млрд. м3: Бразилия - 80; Россия - 40; Канада - 27; США - 23; Швеция - 2,5; Финляндия - 1,6. Около 2/3 запасов составляет хвойная древесина. На Балканах растет практически только лиственная древесина, преимущественно ценных пород. Достоинства древесины: высокая прочность, малая плотность, низкая теплопроводность, легкость обработки, гигиеничность, самовосполняемость запасов.
Древесина - древнейший конструкционный материал, который человек использует с самых ранних стадий своего существования. Развитие материальной культуры человеческого общества на всех этапах его истории было тесно связано с расширяющимся использованием древесины в быту, строительстве и искусстве. С развитием промышленного производства роль древесины в жизни человека постоянно возрастала. Из неё строили жилище, мосты, суда, вагоны и самолёты. В середине текущего столетия благодаря научно-техническому прогрессу в области изготовления высокопрочных лёгких сплавов и полимеров древесина постепенно вытеснялась из машиностроения, авиа- и вагоностроения и крупного судостроения. Тем не менее, роль древесины и изделий из неё в народном хозяйстве не снизилась и сохранится в дальнейшем.
Строительные материалы и изделия из древесины являются неотъемлемой и очень весомой составляющей любого строительства. Если заглянуть в далекое прошлое и попытаться представить из каких материалов мог построить себе жилище древний человек, то окажется, что выбор его очень скромен: камни, глина, дерево, шкуры убитых животных. Сегодня эти материалы тоже не потеряли своей актуальности, но добавился ассортимент.
Актуальность темы обусловлена быстрым развитием и применением в различных областях промышленности на основе металлов и сплавов конструкционных изделий, а так же применение в строительстве огромного вида строительных материалов из древесины.
Цель настоящей работы – изучить физические основы прочности металлов и разобраться в видах строительных материалов из древесины.
-
Общее понятие металлов.
В настоящее время известно 107 химических элементов (см. Периодическую систему элементов Д. И. Менделеева), которые делятся на две основные группы: металлы и неметаллы (металлоиды). Большинство элементов (83) — металлы, отличительными признаками которых являются непрозрачность, специфический блеск, высокая теплопроводность и электропроводность, ковкость и др. При обычной температуре все металлы, кроме ртути, находятся в твердом состоянии. Металлоиды не имеют таких свойств.
Перечисленными выше свойствами металлы обладают в различной степени, что и определяет их различное практическое использование. Наиболее широкое применение в промышленности получили железо, медь, алюминий, магний, свинец, цинк и олово.
В земной коре металлы занимают небольшое место (около 15% по массе), остальную часть составляют кислород (49%), кремний (26%) и другие металлоиды. Самыми распространенными металлами являются алюминий (7%) и железо (5%), реже встречаются кальций, натрий, магний и калий. Содержание урана, золота, платины и других редких металлов определяется миллионными и миллиардными долями процента.
В технике слово «металлы» объединяет чистые металлы и сплавы. Чистыми металлами называют химические элементы обычно с небольшими добавками других элементов (примесей). Например, техническая медь содержит примеси свинца, висмута, сурьмы, железа, мышьяка, олова и других элементов.
Сплавы — это сложные материалы, образующиеся путем соединения двух и более элементов (в том числе и неметаллов).
Чистые металлы имеют заданные природой свойства. Сплавам можно придать необходимые свойства, поэтому они и получили наибольшее распространение.
В промышленности металлы обычно делят на две группы: черные и цветные. Черные металлы — это железо и его сплавы с углеродом (сталь и чугун). Цветные металлы — это медь, алюминий, магний, никель, цинк, олово, свинец и др. и их сплавы. Наиболее распространены черные металлы (на их долю приходится более 90% общей массы металлов). Из металлоидов широко применяют углерод и кремний.
Металлы получают из металлических руд, которые представляют собой скопление химических элементов в виде простых веществ или соединений. Добычей руд из недр земли занимается горнодобывающая промышленность, получением металлов и сплавов из руд — металлургическая. В соответствии с делением металлов на черные и цветные металлургия делится также на черную и цветную.
В настоящее время выплавляют около 75 металлов и огромное количество сплавов.
-
Физические основы прочности металлов
Прочность является фундаментальным свойством твердых ,тел. Она определяет способность тела противостоять без разрушения действию внешних сил. В конечном счете, как известно, прочность определяется величиной и характером межатомной связи, структурной и атомно-молекулярной подвижностью частиц, составляющих твердое тело. Механизм этого явления остается нерешенным и в настоящее время. Остается невыясненным вопрос о природе прочности, о сущности процессов, протекающих в материале, находящемся под нагрузкой. В вопросах прочности не только нет законченной физической теории, но даже по самым основным представлениям существуют расхождения во взглядах и противоположные мнения.
Конечной целью изучения механизма разрушения должно быть выяснение основных принципов создания новых материалов с заданными свойствами, улучшения существующих материалов и рационализация способов их обработки.
Прочностью называют свойство твердых тел сопротивляется разрушению, а также необратимыми изменениями формы. Основным показателем прочности является временное сопротивление, определяемое при разрыве цилиндрического образца, предварительно подвергнутого отжигу. По прочности металлы можно разделить на следующие группы:
-
непрочные (временное сопротивление не превышает 50 МПа) - олово, свинец, висмут, а также мягкие щелочные металлы; -
прочные (от 50 до 500 МПа) - магний, алюминий, медь, железо, титан и другие металлы, составляющие основу важнейших конструкционных сплавов; -
высокопрочные (более 500 МПа) - молибден, вольфрам, ниобий и др.
К ртути не применимо понятия прочности, так как это жидкость.
1.2 Техническая и теоретическая прочность металлов.
Увеличение прочности металла повышает надежность и долговечность машин (конструкций) и понижает расход металла на их изготовление и понижает расход металла на их изготовление вследствие уменьшения сечения деталей машин, что имеет важное народнохозяйственное значение.
Принято различать техническую и теоретическую прочность металлов.
Техническую прочность определяют значениями: предала текучести, предела упругости, предела выносливости, модуля упругости, сопротивления разрушению и временным сопротивлением.
Предел текучести - основной показатель механической прочности металла, по которому ведут расчеты на прочность при статическом нагружении и величина которого определяет допустимые напряжения. Следовательно, более высокое значение предела текучести приводит к уменьшению сечения и массы деталей. Важное значение для расчетов на прочность имеет предел выносливости.
Под теоретической прочностью понимают сопротивление деформации и разрушению, которое должны были бы иметь материалы согласно физическим расчетам с учетом сил межатомного взаимодействия и предположения, что два ряда атомов одновременно смешаются относительно друг друга под действием напряжений сдвига. Исходя из кристаллического строения и межатомных сил, можно ориентировочно определить теоретическую прочность металла по формуле:
t теор=G/2 π,
где G - модуль сдвига.
Теоретическое значение прочности, рассчитываемое по указанной формуле, в 100 - 1000 раз больше технической прочности, это связано с дефектами в кристаллическом строении и прежде всего с существованием дислокаций. Прочность металлов не является линейной функцией плотности дислокаций. Возможны два основных способа повышения прочности: создание металлов и сплавов с бездефектной структурой и повышение плотности дефектов, в том числе и дислокаций,. а также структурных препятствий, затруднявших движение дислокаций.
1.3.Методы определения прочности металлов.
Механические свойства металлов (прочность, упругость, пластичность, вязкость), как и другие свойства, являются исходными данными при проектировании и создании различных машин, механизмов и сооружений.
Методы определения механических свойств металлов делятся на следующие группы:
-
статические, когда нагрузка возрастает медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, твердость); -
динамические, когда нагрузка возрастает с большой скоростью (испытания на ударный изгиб); -
циклические, когда нагрузка многократно изменяется (испытание на усталость); -
технологические — для оценки поведения металла при обработке давлением (испытания на изгиб, перегиб, выдавливание).
Испытания на растяжение (ГОСТ 1497-84) проводятся на стандартных образцах круглого или прямоугольного сечения. При растяжении под действием плавно возрастающей нагрузки образец деформируется до момента разрыва.
Рис.1. Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали
При испытаниях на растяжение строится диаграмма в координатах «относительное удлинение е — напряжение о» (рис. 1). При этом определяются: