簡介：一引言（一）化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)的提出與基本構(gòu)想1．化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的背景除了微量元素與同位素示蹤理論和技術(shù)方法的發(fā)展，奠定了地幔地球化學(xué)發(fā)展的一般基礎(chǔ)外，直接影響到化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生的因素為板塊構(gòu)造學(xué)說影響板塊構(gòu)造學(xué)說使地球科學(xué)家與地球化學(xué)家能夠統(tǒng)觀整個(gè)地球系統(tǒng)，看到板塊運(yùn)動(dòng)伴隨著大規(guī)模殼、幔相互作用和物質(zhì)再循環(huán)。多種地幔端元組分的發(fā)現(xiàn)洋、陸玄武巖同位素與微量元素揭示了地幔物質(zhì)儲(chǔ)庫的多樣性，即除了原始地幔PM和虧損地幔DM兩個(gè)端元組分外，尚存在一些其它地幔端元組分，以致造成玄武巖同位素和化學(xué)成分的多種多樣性。進(jìn)而可以嘗試由地,,（接上頁）球?qū)尤Φ南嗷プ饔茫?幔、上/下地幔、以至核/幔過渡帶的物質(zhì)交換與再循環(huán)等，來解釋多種地幔端元的成因。也就是說由地?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的多樣性，進(jìn)而產(chǎn)生了從地球圈層相互作用來揭示地球動(dòng)力學(xué)的構(gòu)想。多同位素體系線性和非線性數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，使有可能模擬地球、地幔不均一化學(xué)結(jié)構(gòu)的形成與層圈相互作用，以期揭示殼幔演化歷史及地球動(dòng)力學(xué)。因此，產(chǎn)生了將地球視為一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，以層圈的相互作用為主導(dǎo)，以揭示殼、?；瘜W(xué)組成和演化為基礎(chǔ)，探討地球發(fā)展歷史與動(dòng)力學(xué)的化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)CHEMICALGEODYNAMICS的構(gòu)想ALLEGRE,1982ZINDLER大陸殼俯沖、超高壓變質(zhì)帶的形成與折返。這是近年在碰撞造山帶發(fā)現(xiàn)超高壓變質(zhì)榴輝巖后，揭示出的第三種殼幔再循環(huán)方式，并構(gòu)成當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。4地幔柱研究的發(fā)展及地球深部層圈相互作用、物質(zhì)循環(huán)和動(dòng)力學(xué)的探索；5化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算模擬探索取得了初步進(jìn)展。,二地幔端元組分及地?；瘜W(xué)不均一性（一）地幔端元組分隨大洋和大陸玄武巖同位素和化學(xué)成分的積累，人們發(fā)現(xiàn)了同位素和元素組成上的多樣性。僅考慮原始地幔和虧損地幔兩個(gè)端元組分，已無法解釋許多玄武巖的組成特征，地幔應(yīng)具有多種端元組分。通過多年研究，目前已確定的地幔端元組分見表1和圖1表1各類型地幔端元的同位素組成特征地幔端元類型143ND/144ND87SR/86SR206PB/204PB176HF/177HF虧損地幔（DM）051310513307020070241551780283102835高U/PB值地幔HIMU05128070260703021022002893I型富集地幔EMI051230512407045070601651750282602827II型富集地幔EMII0512705129070718519502828流行地幔（PREMA）0513007035183原始地幔PM0512438070451735175,圖1海洋玄武巖同位素組成變化范圍,表2洋島玄武巖OIB各端元的微量元素和同位素組成（據(jù)WEAVER,1991HARTETAL,1992,,圖2秦嶺兩側(cè)中新生帶玄武巖87SR/86SR－206PB/204PB、143ND/144ND－206PB/204PB和143ND/144ND－206PB/204PB圖解注地幔端元組成據(jù)WILSON,19931汝陽10081；2汝陽10083；3黃陂10104；4陽新95041；5麻城M57－1。,由圖1可見EMIEMII和HIMU為產(chǎn)生洋島玄武巖的三個(gè)主要端元，并已確定了這三個(gè)端元的特征元素對(duì)比值的范圍（表2）。利用三元和三元以上的同位素圖解與表2中的數(shù)據(jù)可確定所研究玄武巖地幔源區(qū)的組分端元。應(yīng)用二元同位素圖解在確定端元組分時(shí)，常會(huì)造成誤判（圖2）。,討論DMM、EMI、EMII和HIMU是被公認(rèn)的端元組分；而PREMA是否為獨(dú)立端元組分尚有爭議。因PREMA的同位素組成正好位于前面四種端元組分混合中心，有人認(rèn)為它是前四種端元組分混合的結(jié)果；另一些人認(rèn)為它是一個(gè)原始地幔組分，由該組分分異出其它四個(gè)端元組分。關(guān)于地幔端元組分形成的認(rèn)識(shí)，迄今仍分歧很大。1對(duì)DMM的認(rèn)識(shí)基本一致，認(rèn)為是NMORB的源區(qū)，代表強(qiáng)烈虧損的上地幔。2HIMU一般認(rèn)為來源于再循環(huán)大洋巖石圈，由于俯沖前洋底熱液作用或俯沖期間變質(zhì)脫水使部分鉛丟失而形成其特高的U/PB比值或Μ值。然而，HIMU經(jīng)常見于洋島玄武巖源區(qū)，表明源區(qū)位于下地?；蜥＃诉吔?，這就涉及洋殼深俯沖的問題。,,3對(duì)EMI和EMII的認(rèn)識(shí)仍有分歧,存在以下主要不同認(rèn)識(shí)它們分別是俯沖作用攜帶的少量深海和陸源沉積物加入地幔的結(jié)果（HOFMANNWILSON,1993）；大陸物質(zhì)通過俯沖和拆沉加入地幔的結(jié)果HAWKESWORTHETAL,1988,1990；EMII為與殼幔再循環(huán)相聯(lián)系的交代成因的富集地幔組分，EMI為與地幔自身分異相聯(lián)系的交代成因的富集地幔組分（朱炳泉，1999）,等等。也不排除EMI和EMII本來就是多成因的，應(yīng)針對(duì)具體問題具體解決。辦法是重視分辨陸殼、洋殼、遠(yuǎn)洋沉積物、大陸沉積物，以及各種成因流體化學(xué)組成的細(xì)微差別及其對(duì)地幔影響的細(xì)微不同，從而對(duì)之作出恰當(dāng)?shù)慕忉?。多種地幔端元組分的存在表明地幔化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，它既表現(xiàn)于垂向，又顯示于側(cè)向。,（二）地幔大尺度區(qū)域性化學(xué)不均一性1．南半球地幔大規(guī)模同位素異常帶通過大洋玄武巖系統(tǒng)同位素填圖，HART1984,1988揭示出南半球（赤道至南緯50度左右）存在大規(guī)模同位素異常帶。其特征表現(xiàn)為HIMU、EMI、EMII端元組分集中分布，地幔顯示HIMU端元組分的高放射成因鉛的特征與HART所定義的DUPAL異常。DUPAL異常具有如下特征A高87SR/86SR（大于07050）B△8/4PB大于60，△7/4PB也偏高。其中，8/4PB和△7/4PB是表征樣品208PB/204PB和207PB/204PB偏離北半球參考線NHRL程度的參數(shù)。計(jì)算方法如下,為計(jì)算一個(gè)玄武巖樣品的△7/4PB和△8/4PB，HART1984給出了以下的經(jīng)驗(yàn)式（207PB/204PB）NHRL01084206PB/204PB13491（208PB/204PB）NHRL1209206PB/204PB15627△7/4PB（207PB/204PB）DS（207PB/204PB）NHRL100△8/4PB（208PB/204PB）DS（208PB/204PB）NHRL100其中,DS為任何樣品的數(shù)據(jù)。計(jì)算證明南半球同位素異常帶應(yīng)存在了幾十億年（HART,1984）。,圖3玄武巖207PB/204PB－206PB/204PB與208PB/204PB－206PB/204PB圖解,2全球大洋同位素省RB太平洋省鉛同位素具有NHRL特征，也包括北大西洋地區(qū)；印度洋省DUPAL型鉛同位素異常特征，206PB/204PB較低，87SR/86SR較高，也包括南大西洋南部地區(qū)；HU高鈾省具有高206PB/204PB和高Μ值特征，分布于南太平洋和南大西洋的中部地區(qū)。,3全球大陸同位素省在綜合分析各大陸新生代玄武巖（代表地幔）、中生代礦石和花崗巖（代表上地殼）及麻粒巖（代表下地殼）PB、SR、ND等同位素?cái)?shù)據(jù)（圖26、圖27、圖28）基礎(chǔ)上，并結(jié)合釹模式年齡揭示的地殼增生歷史、地殼元素豐度及礦產(chǎn)類型與規(guī)模等資料分析，已將全球大陸劃分為四個(gè)同位素省北太平洋型陸塊省鉛同位素具有NHRL特征，分布于北美西部以及亞洲的西伯利亞與華北之間；東岡瓦納型陸塊省具有較高的206PB/204PB和DUPAL異常特征，范圍包括澳洲西部、南部非洲、印度、印度支那和華夏（華南）；,西岡瓦納型陸塊省具有高206PB/204PB和高Μ值特征，范圍包括非洲中部、南美、南極和澳洲東部；勞亞或北大西洋型陸塊省具有低206PB/204PB和近于原始地幔的低Μ值特征，范圍包括歐洲、格陵蘭、北美東部、西伯利亞、華北和塔里木。與大洋同位素省對(duì)比前三個(gè)陸塊省可分別相當(dāng)于三個(gè)大洋省，只有北大西洋型陸塊省還沒有找到對(duì)應(yīng)的大洋省。,圖4中國主要地體上地幔NDSRPB206、207、208同位素組成的五維拓?fù)淇臻g投影圖解1華南陸快；2南半球和岡瓦納；3華北陸塊；4北太平洋（朱炳泉，1991）。,圖5全球麻粒巖207PB/204PB－206PB/204PB圖解GL格陵蘭拉布多拉；LE蘇格蘭路易斯；IN印度；A澳大利亞；SI西伯利亞；AN南極；SF南非；SA南美；NC華北；SC華南；SGW南戈壁烏拉山群；J佳木斯麻山群（朱炳泉，1998）。,圖6中國大陸不同塊體鉛同位素206PB/204PB分布柱狀統(tǒng)計(jì)圖（ZHU,1995）A新生代玄武巖；B中生代花崗巖長石1－華北；2－揚(yáng)子；3－華南；4－東北興安嶺地區(qū)；5－西藏。,4．關(guān)于地幔區(qū)域不均一性形成的爭議與啟示爭議概括為兩類（1）地球地幔原始均一后來演化為不均一；（2）地球地幔原始不均一后來再發(fā)生演化。地球地幔原始均一后演化出不均一說地球原始是均一的，后自身分異，尤其是層圈相互作用和再循環(huán)導(dǎo)致不均一。這是迄今地球化學(xué)的統(tǒng)治思想。表現(xiàn)為對(duì)全球地幔采用統(tǒng)一的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)。如對(duì)于南半球地幔顯示出的同位素組成特殊性，認(rèn)為是異常。對(duì)其形成，盡管存在著密集的俯沖碰撞使大量地殼物質(zhì)帶入地幔成因說（ALLEGRECASTILLO,1988）之爭，但均是從統(tǒng)一原始地?？紤]問題的。地球地幔原始不均一加后來演化說根據(jù)天體化學(xué)揭示的原始地球物質(zhì)在空間上的不均一性，而且全球地幔化學(xué)不均一性的某些規(guī)律又非能由層圈再循環(huán)所能解釋，因而提出了地球原始非均一論，向均一論發(fā)起挑戰(zhàn)（歐陽自遠(yuǎn)等，1994，1995）。,實(shí)踐檢驗(yàn)秦嶺造山帶是殼幔劇烈相互作用帶，發(fā)生著大規(guī)模的洋殼和陸殼俯沖消減、大陸拆沉，但這些再循環(huán)地殼物質(zhì)對(duì)地幔組成的影響范圍僅限于造山帶兩側(cè)的窄帶中，稍遠(yuǎn)一些的華北和揚(yáng)子區(qū)內(nèi)地幔仍長期保持其各自的化學(xué)特征。這一初步揭示的規(guī)律，似乎有利于后一觀點(diǎn)。啟示有關(guān)地幔大尺度不均一性成因的爭論非短期所能解決的。但鑒于這種不均一性是有規(guī)律的和長期保持的（至少由新太古代至今），可以認(rèn)為在全球地?；瘜W(xué)不均一性規(guī)律基礎(chǔ)上，通過區(qū)域同位填圖，研究陸塊和洋域的原始構(gòu)造歸屬是有根據(jù)的，這一方法的完善和發(fā)展將對(duì)全球構(gòu)造研究具有重要意義。,（三）、大別造山帶PB同位素填圖,1PB同位素填圖的誤區(qū)朱炳泉（1993，1998）與張理剛（1993，995）在中國開展大尺度鉛同位素填圖和劃分鉛同位素省是成功的，在區(qū)分構(gòu)造塊體方面起了重要的作用。然而，他們僅根據(jù)大別地區(qū)礦石鉛和中生代花崗巖長石鉛貧放射成因鉛的特征，就將大別造山帶的主體全部（北大別和南大別）劃歸華北省，從而造成誤區(qū)。其實(shí)鉛同位素填圖應(yīng)注意以下3點(diǎn),接上,揚(yáng)子PB同位素省內(nèi)存在著PB同位素組成明顯不同的亞省，如西南揚(yáng)子亞?。˙21、北揚(yáng)子亞?。˙22、南揚(yáng)子亞?。˙23等（張理剛，1995；圖7），其中后兩個(gè)亞省確實(shí)較華北明顯富放射成因鉛，但B21亞省的三個(gè)主要PB同位素比值上都很低，與華北省很難區(qū)別（圖7和表3）。填圖過程中應(yīng)該分別對(duì)待。區(qū)分鉛同位素省與亞省應(yīng)既考慮三個(gè)PB同位素比值，同時(shí)又應(yīng)注意206PB相對(duì)于208PB和207PB的關(guān)系，如揭示南半球大規(guī)模同位素異常時(shí)鑒別DUPAL型鉛那樣。應(yīng)考慮地質(zhì)歷史中構(gòu)造鉛同位素塊體空間上的位移與變化。,圖7中國東部構(gòu)造鉛同位素省劃分（張理剛等，1993）,表3揚(yáng)子與華北PB同位素省和亞省的特征,數(shù)據(jù)除本文外，主要引自張理剛（1995）。A32A華北南緣洛寧固始中生代花崗巖；A32B太華和登封群群各類巖石。,2南、北大別白堊紀(jì)花崗巖及基底巖石的PB同位素組成特征,（1）南、北大別白堊紀(jì)花崗巖（圖8），不管它們侵入于大別核雜巖，還是侵入于超高壓相變質(zhì)巖片均具有彼此相似的地球化學(xué)特征。它們的PB同位素組成特征基本相同（表4），均顯示低放射成因鉛的特征；然而它們的206PB/208PB均顯得較低，分別平均為04456北大別）和04382（南大別）；它們的206PB/207PB也均顯得較低，分別平均為10913北大別）和10655（南大別）。,圖8大別造山帶地質(zhì)略圖,表4大別山雜巖和白堊紀(jì)花崗巖PB同位素組成,數(shù)據(jù)除本文的外，主要引自李石、王彤（1991）；MACHANGQIANETAL2000從柏林、王清晨（2000）；張理剛（1995）。,2大別基底巖石的PB同位素組成特征,大別造山帶廣泛出露高角閃巖相麻粒巖相核雜巖，主要由灰色片麻巖和少量斜長角閃巖組成。核雜巖構(gòu)成大別穹隆構(gòu)造的核心，主體分布在北大別，部分出露于南大別。在南大別核雜巖之上，覆蓋著由超高壓變質(zhì)巖組成的滑脫巖片，其中包含有超高壓榴輝巖、片麻巖等。A南、北大別核雜巖中的灰色片麻巖PB同位素組成特征南、北大別的灰色片麻巖具有彼此相似的PB同位素組成，后者基本同白堊紀(jì)花崗巖的PB同位素組成相接近（表4和圖9）。,圖9南北大別基底雜巖與白堊紀(jì)花崗巖類PB同位素組成對(duì)比T120MASDB南大別實(shí)心三角超高壓片麻巖；空心三角超高壓榴輝巖；NDB北大別實(shí)心方塊灰色片麻巖；空心方塊斜長角閃巖；實(shí)心圓點(diǎn)南北大別白堊紀(jì)花崗巖。,接上,核雜巖中的斜長角閃巖具有同灰色片麻巖相似的低放射成因鉛的PB同位素組成（表4）。根據(jù)PB同位素組成對(duì)比表明，南、北大別白堊紀(jì)花崗巖的源巖應(yīng)一致為深部的大別核雜巖（主體為灰色片麻巖）。南大別超高壓片麻巖和榴輝巖具有相似的PB同位素組成，PB同位素比值均高于核雜巖中的灰色片麻巖（表4和圖10），它們的六個(gè)PB同位素參數(shù)基本接近揚(yáng)子的B22亞省，尤其更接近南秦嶺的中地殼上部的耀嶺河群火山巖系（表4）。,,圖10大別造山帶白堊紀(jì)花崗巖和變質(zhì)基底巖石ΕND120MA147SM/144ND圖解。圖例同圖9。,（3）討論,南、北大別白堊紀(jì)花崗巖及其源巖深部大別雜巖（代表中下地殼）均以低放射成因（低Μ值）PB同位素組成為特征，表明南、北大別地殼主體一致顯示類似華北殼幔所具有的低PB同位素比值。然而，上述大別造山帶中三類巖石（花崗巖、灰色片麻巖和斜長角閃巖）的206PB/208PB比值（平均0444904382）及206PB/207PB比值（平均1065510913均較華北基底巖石分別為04516和11106,花崗巖分別為04561和1226為低,表明南、北大別陸殼均應(yīng)歸屬于揚(yáng)子B21構(gòu)造鉛同位素亞省206PB/208PB平均04498,206PB/207PB平均10971，即應(yīng)對(duì)應(yīng)于西部的南秦嶺。,討論（續(xù)）,大別造山帶北側(cè)北淮陽帶圖8）的晚古生代沉積地層一致顯示接近北秦嶺的高放射成因鉛的PB同位素組成，并可與緊貼商丹古縫合帶南緣的弧前沉積和劉嶺群（由北秦嶺島弧提供碎屑物質(zhì)）的PB同位素組成相對(duì)比（表5和圖11），表明商丹縫合帶東延應(yīng)通過北淮陽帶北緣。從而，進(jìn)一步證明南面的北大別，和南大別一樣，應(yīng)相當(dāng)商丹縫合帶南側(cè)的南秦嶺或揚(yáng)子板塊。近年在北大別發(fā)現(xiàn)多處榴輝巖，雖迄今尚未在其中鑒定出確切的超高壓柯石英，但高壓變質(zhì)巖這一事實(shí)已完全可以證明北大別同樣屬于陸殼的俯沖盤，碰撞帶應(yīng)位于北大別的北面，這也支持北大別和南大別一樣應(yīng)屬于揚(yáng)子板塊俯沖碰撞陸緣。,表5北淮陽晚古生代地層PB同位素組成特征,火山侵入巖包括白堊紀(jì)玄武安山巖、玄武粗安巖、粗面巖、流紋巖、正長巖等，數(shù)據(jù)引自楊祝良等，1999。古生代變沉積巖包括龜山組、南灣組和佛子嶺群變質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖。,,（四）、秦嶺古洋幔屬于特提斯構(gòu)造域洋幔類型1特提斯構(gòu)造域洋幔長期具有高207PB/204PB和DUPAL異常特征通過對(duì)環(huán)地中海特提斯構(gòu)造域內(nèi)中、新生代蛇綠巖（HAMELINETAL,1984）、云南三江地區(qū)晚古生代古特提斯蛇綠巖（ZHANGQIETAL,1993）,阿拉伯地盾區(qū)新元古代（820～870MA）蛇綠巖（PALLISTERETAL,1988）的鉛同位素?cái)?shù)據(jù)對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)這些產(chǎn)出于特提斯構(gòu)造域的蛇綠巖的鉛同位素組成絕大多數(shù)顯示高207PB/204PB和DUPAL異常特征，表明特提斯構(gòu)造域的古洋幔至少由新元古代至今就具有類似現(xiàn)代印度洋幔和東岡瓦納區(qū)地幔的鉛同位素組成特征。,2秦嶺蛇綠巖與特提斯蛇綠巖的地球化學(xué)對(duì)比秦嶺地區(qū)存在著新元古代松樹溝蛇綠巖和晚古生代勉略蛇綠巖，為了證明秦嶺古洋屬于特提斯構(gòu)造域類型，進(jìn)行了秦嶺和特提斯蛇綠巖中MORB型巖石的地球化學(xué)對(duì)比。1秦嶺蛇綠巖在高207PB/204PB方面與特提斯蛇綠巖一致，而同太平洋域中的蛇綠巖的低207PB/204PB不同（圖12）。,圖12秦嶺蛇綠巖與特提斯域和太平洋域蛇綠巖中MORB型巖石PB同位素組成對(duì)比,1松樹溝蛇綠巖；2勉略蛇綠巖。實(shí)線區(qū)為特提斯蛇綠巖組成范圍；虛線區(qū)為太平洋帶蛇綠巖組成范圍，其中小實(shí)線區(qū)為低207PB/204PB的特提斯域中SAMAIL和ZECCA蛇綠巖的組成范圍（兩者均顯示DUPAL特征）。,圖13秦嶺蛇綠巖中MORB型巖石變質(zhì)前和形成時(shí)鉛的（207PB/204PB）T（206PB/204PB）T圖解1松樹溝蛇綠巖變質(zhì)前（T400MA）同位素比值2松樹溝蛇綠巖形成時(shí)（T1000MA）同位素比值；3勉略蛇綠巖形成時(shí)（T350MA）同位素比值；4勉略蛇綠巖變質(zhì)前（T240MA）同位素比值；5阿拉伯新元古代蛇綠巖（T820～870MA）長石鉛同位素比值。圖中標(biāo)有Μ值者為不同Μ值的增長線；標(biāo)有T者為不同時(shí)間的等時(shí)線。,（2）秦嶺蛇綠巖中MORB型巖石的初始PB同位素組成,圖14秦嶺和云南古特提斯蛇綠巖中MORB型巖石的208PB/204PB－206PB/204PB及△7/4PB－△8/4PB圖解1松樹溝蛇綠巖；2勉略蛇綠巖；3滇西三江蛇綠巖。實(shí)線圈為松樹溝巖石、斷線圈為勉略巖石的組成范圍；虛線圈為三江巖石的組成范圍（據(jù)ZHANGQIETAL,1993）,3秦嶺蛇綠巖均顯示DUPAL型異常鉛同位素組成特征,,4通過計(jì)算得出的△8/4PB值和△7/4PB值為松樹溝蛇綠巖MORB△8/4PB4261095,△7/4PB101177；勉略蛇綠巖MORB△8/4PB4541099,△7/4PB101209；松樹溝和勉略蛇綠巖中變質(zhì)橄欖巖△8/4PB686788,△7/4PB67229；表明秦嶺蛇綠巖的MORB和地幔橄欖巖均顯示出DUPAL異常特征。,5松樹溝和勉略蛇綠巖MORB具有與特提斯域蛇綠巖MORB完全可對(duì)比的ZR/ZR、TI/ZR、TI/V、TIO2/P2O5和ZR/NB比值（表6）。,表6秦嶺與特提斯域蛇綠巖中MORB型巖石微量元素比值對(duì)比,ZR/ZRZR/SMND/2，其中ZR，SM，ND濃度均為CI球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值，CI球粒隕石平均成分引自ANDERSON，1983。松樹溝蛇綠巖數(shù)據(jù)引自周鼎武等，1995。勉略綠巖數(shù)據(jù)引自許繼鋒等，1997。印度PHULAD綠巖數(shù)據(jù)引自VOLPOANDMACDOUGALL，1990。,總之，地球化學(xué)對(duì)比能夠證明秦嶺洋幔應(yīng)屬于特提斯構(gòu)造域洋幔類型。古地磁研究表明，秦嶺地區(qū)和揚(yáng)子陸塊在新元古代至泥盆紀(jì)時(shí)位于南半球或赤道附近（劉育燕等，1993），這一結(jié)果也能支持上述論斷。,三、深部過程的地球化學(xué)研究,（一）原理和方法1原理或思路目前常需研究的殼幔作用深部過程包括板塊會(huì)聚帶殼幔再循環(huán)（洋殼俯沖）、陸殼俯沖、陸殼底侵、巖石圈拆沉等。研究它們的共同途徑是通過巖漿的殼、幔源區(qū)的微量元素和同位素示蹤，判別巖漿地幔源區(qū)中加入了何種物質(zhì)，或者殼源巖漿的源巖屬于哪一構(gòu)造單元，從而確定深部過程的性質(zhì)與類型。對(duì)各深部過程揭示的思路是洋殼俯沖通過判定島弧玄武巖幔源區(qū)中卷入了洋殼物質(zhì)，尤其遠(yuǎn)洋和陸源沉積物來證明；陸內(nèi)俯沖通過判定斷裂構(gòu)造帶一側(cè)（上盤）構(gòu)造單元中的巖漿作用是以另一側(cè)構(gòu)造單元（下盤）的巖層為源，進(jìn)行證明；基性巖漿底侵作用關(guān)鍵是證明殼源巖漿的源巖為鎂鐵質(zhì)巖石、位于地殼底部，形成年齡比上覆地層年輕。,接上,巖石圈拆沉主要通過碰撞后巖漿地幔源區(qū)中存在陸殼和巖石圈物質(zhì)的影響來判定。2注意事項(xiàng)在大陸上要能正確判定巖漿地幔源區(qū)中卷入的物質(zhì)性質(zhì)類別，必須嚴(yán)格排除巖漿上升過程中受到地殼物質(zhì)明顯污染的樣品。然而，檢驗(yàn)辨別巖漿是否受地殼的污染卻是目前的難題，常需按具體情況進(jìn)行具體解決。但一般有以下標(biāo)志支持大陸玄武巖未受陸殼明顯污染后太古宙玄武巖的ΕND0介于812，但也有來自正常富集地幔的巖石低于此值；在87SR/86SR1/SR圖解中無線形關(guān)系；主量、微量和同位素之間不存在與地殼端元的簡單二元混合關(guān)系；玄武巖中含有地幔巖石捕虜體，表明巖漿快速噴溢，來不及與地殼反應(yīng)；等。,（二）深部過程研究實(shí)例,1商丹古會(huì)聚帶洋殼俯沖及殼/幔再循環(huán)（1）一般情況近代板塊會(huì)聚帶殼幔再循環(huán)已經(jīng)有了較好的研究。主要是通過島弧玄武巖地幔源區(qū)PB、SR、ND，尤其10BE同位素示蹤起了決定性作用。然而迄今有關(guān)大陸造山帶中古會(huì)聚帶殼幔再循環(huán)問題的研究，則很少見到報(bào)導(dǎo)。現(xiàn)以秦嶺商丹新元古代會(huì)聚帶為例，說明地球化學(xué)證明殼幔再循環(huán)的途徑。商丹斷裂帶是新元古代早古生代秦嶺洋與北秦嶺巖石圈之間的會(huì)聚帶,構(gòu)造侵位于其中的松樹溝蛇綠巖片可代表已消失的洋殼殘片,產(chǎn)出于北秦嶺南緣的丹鳳群火山巖系已被證明屬于洋內(nèi)島弧環(huán)境中形成的巖石（不會(huì)受陸殼物質(zhì)污染）。丹鳳群玄武巖的形成（984MA與松樹溝蛇綠巖侵位年齡為983±140MA無疑應(yīng)屬于同構(gòu)造期的。因此,兩者的共存為探討古會(huì)聚帶殼/幔再循環(huán)提供了良好的基礎(chǔ)。,（2）丹鳳島弧玄武巖具有相對(duì)高TI和低Y/TB比值與相對(duì)低TI和高Y/TB比值的兩個(gè)源區(qū)研究丹鳳群變火山巖已經(jīng)清楚地發(fā)現(xiàn)火山巖多種組分對(duì)DI分異指數(shù)）和SI（固結(jié)指數(shù)）的關(guān)系，尤其TI對(duì)MG含量的關(guān)系明顯地反映出兩種源區(qū)巖漿的演化趨勢(shì)圖15。其中一種巖漿A顯示相對(duì)低TI的特征,TI含量隨MG含量的降低先稍稍升高然后迅速降低,并且其演化線A以此類巖石中的鎂鐵質(zhì)巖石包體的成分為起點(diǎn),后者已被證明屬于該巖漿早期結(jié)晶巖石的碎片。另一種巖漿B具有相對(duì)高TI的特征,TI含量隨MG含量的降低而較迅速地升高,并且其演化線B以該類巖石中所含的鎂鐵質(zhì)巖石包體的成分為起點(diǎn),后者根據(jù)成分與結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征已被鑒別為可能屬于洋殼的組成巖石,但已受到巖漿熔蝕和改造的影響。此外,還存在著少量A和B型混合巖漿C形成的巖石KUANGSHAOPINGANDZHANGBENREN,1996。,圖15丹鳳群基性火山巖TI/1000106對(duì)MG圖解,顯示巖漿的演化趨勢(shì)A巖漿AB巖漿BC混合巖漿C演化線A起點(diǎn)處的斷線圈代表早期結(jié)晶巖石的包體演化線B起點(diǎn)處的實(shí)線圈代表具有接近NMORB化學(xué)成分的鎂鐵質(zhì)巖石包體,接上,在地幔巖石部分熔融過程中,Y和TB是兩種化學(xué)性質(zhì)十分相似的元素,因此它們?cè)谛鋷r中的比值能夠代表它們?cè)卺Ｔ磪^(qū)巖石中的比值BOUGAULT,ETAL,1980。丹鳳群和二郎坪群玄武巖在Y/TBY圖解中的投點(diǎn)均分別沿著Y/TB比值大致為365和29的兩條水平線分布圖16。這同樣表明該島弧和弧后盆地型玄武巖均具有Y/TB比值高、低不同的兩個(gè)地幔源區(qū),其中高Y/TB比值的巖漿相當(dāng)相對(duì)低TI系列的巖漿,低Y/TB比值的巖漿相當(dāng)相對(duì)高TI系列的巖漿。（3）玄武巖源區(qū)中有洋殼和深海沉積物卷入的地球化學(xué)證據(jù)近代板塊會(huì)聚帶殼/幔再循環(huán),一般皆是通過島弧玄武巖幔源區(qū)中是否卷入了陸源或深海沉積物來證明的。所應(yīng)用的示蹤劑,除PB、ND和SR同位素外KAYETAL,1978SUN,1980WHITFORDETAL,1981WHITEAMELINETAL,1996,10BE是十分令,圖16丹鳳群和二郎坪群基性火山巖Y/TBY圖解1丹鳳群2二郎坪群,,人信服的標(biāo)記BROWNETAL,1982MORRISETAL,1990。然而,10BE的半衰期僅約為15MY,不適用于古會(huì)聚帶的研究。因此,我們考慮采用Y/TB比值與PB、ND和SR同位素聯(lián)合示蹤的方法,來解決這一問題。其根據(jù)是在各主要類型巖石中,深海黏土質(zhì)沉積物或沉積巖具有最低的Y/TB比值平均值15,據(jù)TUREKIANANDWEDEPOHL,1961。同時(shí)與洋脊玄武巖相比,這類深海沉積物具有顯著高的PB和SR同位素比值及顯著低的ΕNDT值一般為負(fù)值REYNOLDSANDDASCH,1971WHITFORD,ETAL,1981BENOTHMANETAL,1989。丹鳳群火山巖系產(chǎn)于洋內(nèi)島弧環(huán)境,即產(chǎn)于古洋殼之上,這種深海泥質(zhì)沉積物也應(yīng)是在洋殼表層普遍存在的。如果島弧玄武巖幔源區(qū)中卷入了深海泥質(zhì)沉積物,則所形成的巖漿必然會(huì)顯示以下變化相對(duì)于洋脊玄武巖,Y/TB比

簡介：返回,繼續(xù),下一頁,返回,繼續(xù),下一頁,返回,繼續(xù),下一頁,,返回,下一頁,,繼續(xù),蒸汽動(dòng)力裝置（流程圖）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鍋爐,過熱器,汽輪機(jī),發(fā)電機(jī),冷凝器,泵,返回,繼續(xù),下一頁,共同本質(zhì),都是通過媒介物的,§12工質(zhì)、熱源及熱力系統(tǒng),定義實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)。,對(duì)工質(zhì)的要求,①膨脹性,②流動(dòng)性,③熱容量,④穩(wěn)定性、安全性,⑤環(huán)保性能,⑥價(jià)格,},物質(zhì)三態(tài)中氣體最合適,1工質(zhì)（WORKINGSUBSTANCEWORKINGMEDIUM）,吸熱,膨脹做功,排熱,來完成從燃料燃燒產(chǎn)生的熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。,,,2熱源（HEATSOURCE；HEATRESERVOIR）,定義工質(zhì)從中吸取或向之排放熱能的物質(zhì)系統(tǒng)。,熱源,{,溫度高低,溫度變化,{,{,高溫?zé)嵩矗嵩碒EATSOURCE）,低溫?zé)嵩矗ɡ湓碒EATSINK）,恒溫?zé)嵩矗–ONSTANTHEATRESERVOIR）,變溫?zé)嵩矗╒ARIATIONALHEATRESERVOIR）,31熱力系統(tǒng)（熱力系、系統(tǒng)、體系）和外界及邊界,系統(tǒng)（THERMODYNAMICSYSTEMORSYSTEM）,人為分割出來，作為熱力學(xué)研究對(duì)象的有限物質(zhì)；,外界（SURROUNDING）與體系發(fā)生能量和物質(zhì)交換的物質(zhì)；,,,,邊界（BOUNDARY）系統(tǒng)與外界的分界線（面）；,,,SYSTEM,,BOUNDARY,SURROUNDINGS,三者之間的關(guān)系,汽缸活塞裝置（閉口系例）,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（開口系示例）,注意,①系統(tǒng)與外界設(shè)定的人為性；②外界與環(huán)境介質(zhì)；③邊界可以是Ⅰ剛性的或可變形的；Ⅱ固定的或可移動(dòng)的；Ⅲ真實(shí)存在的或虛擬的。,32邊界示意圖,33熱力系統(tǒng)分類（1）,按組元數(shù)單元系ONECOMPONENTSYSTEMPURESYSTEM多元系MULTICOMPONENTSYSTEM按相數(shù)單相系HOMOGENEOUSSYSTEM多相系HETEROGENEOUSSYSTEM注意1不計(jì)恒外力場(chǎng)的影響2多相系未必不均勻（濕蒸汽）；3單元系未必均勻（汽液平衡分離）。,34熱力系統(tǒng)分類（2）,按系統(tǒng)與外界有無質(zhì)量交換分為開口系（OPENSYSTEM）控制體積（CV）通過邊界與外界有物質(zhì)交換；閉口系（CLOSESYSTEM）控制質(zhì)量（CM）沒有物質(zhì)交換。,常見的熱力常系統(tǒng),絕熱系A(chǔ)DIABATICSYSTEM與外界無熱量交換；孤立系ISOLATEDSYSTEM與外界既無能量交換也無物質(zhì)交換；簡單可壓縮系SIMPLECOMPRESSIBLESYSTEM由可壓縮流體組成，無化學(xué)反應(yīng)、與外界可逆功的交換只有體積變化功一種形式的系統(tǒng)。注意1閉口系與質(zhì)量不變系的區(qū)別；2開口系與絕熱系的關(guān)系；3孤立系與絕熱系的關(guān)系。,35熱力系統(tǒng)示例圖,剛性絕熱氣缸活塞系統(tǒng)，B側(cè)有電熱絲加熱,紅線內(nèi),閉口絕熱系,黃線內(nèi)不包含電熱絲,閉口系,黃線內(nèi)包含電熱絲,閉口絕熱系,藍(lán)線內(nèi)孤立系,36熱力系示例圖,剛性絕熱噴管,取紅線為系統(tǒng)閉口系,取噴管為系統(tǒng)開口系絕熱系,§13工質(zhì)的熱力狀態(tài)及基本狀態(tài)數(shù),熱力學(xué)狀態(tài)STATEOFTHERMODYNAMICSYSTEM某一瞬間系統(tǒng)所呈現(xiàn)的宏觀物理狀況狀態(tài)參數(shù)STATEOFPROPERTIES描述系統(tǒng)所處狀態(tài)的宏觀物理量A狀態(tài)參數(shù)是宏觀量，反映了大量粒子運(yùn)動(dòng)的宏觀平均效果，只有平衡態(tài)才有統(tǒng)一的狀態(tài)參數(shù)。常用的狀參有P,T，Ｖ，Ｕ，Ｈ，Ｓ等，其中Ｐ，Ｔ，Ｖ稱為基本狀態(tài)參數(shù)。Ｂ）狀態(tài)參數(shù)的特性狀態(tài)的單值函數(shù)物理上與過程無關(guān)數(shù)學(xué)上其微分是全微分,,C狀態(tài)參數(shù)的分類廣延量與系統(tǒng)質(zhì)量多少有關(guān)EXTENSIVEPROPERTIES強(qiáng)度量與系統(tǒng)質(zhì)量多少無關(guān)INTENSIVEPROPERTIES注廣延量的比參數(shù)又具有強(qiáng)度量的性質(zhì)。比如任意兩個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)相同的充要條件是所有狀參一一對(duì)相等。兩個(gè)簡單可壓縮系統(tǒng)狀態(tài)相同的充要條件是兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)分別對(duì)應(yīng)相等。,一、溫度（TEMPERATURE）溫度物體的冷熱程度熱平衡冷熱程度相同時(shí)，兩物體達(dá)到熱平衡熱力學(xué)第零定律熱平衡定律（THEZEROTHLAWOFTHERMODYNAMICS）如果A與B，A與C熱平衡，則B與C熱平衡測(cè)量溫度的依據(jù),,溫標(biāo)（TEMPERATURESCALE）－溫度的表示方法溫標(biāo)的組成1基準(zhǔn)點(diǎn)，2刻度,華氏溫標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)1ATM水冰點(diǎn)規(guī)定為32°F1ATM水汽點(diǎn)規(guī)定為212°F刻度基準(zhǔn)點(diǎn)間1/180,熱力學(xué)溫標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)水的三相點(diǎn)規(guī)定為27316K刻度基準(zhǔn)點(diǎn)溫度的1/27316,攝氏溫標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)1ATM水冰點(diǎn)規(guī)定為0℃1ATM水汽點(diǎn)規(guī)定為100℃刻度基準(zhǔn)點(diǎn)間1/100,熱力學(xué)溫標(biāo)和國際攝氏溫標(biāo)（THERMODYNAMICSSCALEKLVINABSOLUTETEMPERATURESCALEANDCELSIUSTEMPERATURESCALE）TT27315K華氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系華氏溫標(biāo)和朗肯溫標(biāo)的關(guān)系,經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)與測(cè)溫物質(zhì)的特性有關(guān)。,二、壓力（PRESSURE）,壓力即物理上的壓強(qiáng)。單位單位換算，一定要注意見表11（P11）壓力的測(cè)量1當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)壓力高于外界壓力時(shí)，使用壓力表測(cè)量壓力，側(cè)得的結(jié)果叫表壓力，其值是系統(tǒng)壓力與外界壓力的差。2當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)壓力低于外界壓力時(shí)，使用真空計(jì)測(cè)量，測(cè)得的結(jié)果叫真空度，其值是外界壓力與系統(tǒng)壓力之差。3大氣壓力的測(cè)量用大氣壓力計(jì)，測(cè)出的是大氣的絕對(duì)壓力。,絕對(duì)壓力ABSOLUTEPRESSURE表壓力GAUGEPRESSUREMANOMETERPRESSURE真空度VACUUMPRESSURE當(dāng)?shù)卮髿鈮篖OCALATMOSPHERICPRESSURE,示例圖,三、比容（SPECIFICVOLUME）,比容單位質(zhì)量物質(zhì)所占的體積,密度DENSITY；單位體積物質(zhì)的質(zhì)量,兩者的關(guān)系,可見，二者相關(guān)，不互相獨(dú)立。,注獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，彼此不相關(guān)可獨(dú)立變化,如P，T。,作業(yè)13，8,§14平衡狀態(tài)、狀態(tài)方程式、坐標(biāo)圖,討論平衡與穩(wěn)定、平衡與均勻的關(guān)系,定義如果在外界對(duì)其影響不變的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)能夠始終保持不變，則系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。,一、平衡狀態(tài)THERMODYNAMICEQUILIBRIUMSTATE,處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，其狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間改變。,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)的條件,系統(tǒng)與外界之間，系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間同時(shí)達(dá)到熱和力的平衡相平衡、化學(xué)平衡等。,熱平衡THERMALEQUILIBRIUM溫差為零力平衡MECHANICALEQUILIBRIUM和力均為零。,穩(wěn)定未必平衡,平衡未必均勻,反之如何請(qǐng)思考,非平衡狀態(tài)有不平衡勢(shì)存在,穩(wěn)定與平衡,均勻與平衡,平衡狀態(tài)可用狀態(tài)參數(shù)描述，非平衡狀態(tài)不能。,二、狀態(tài)方程式,狀態(tài)公理,例1單組分氣體系統(tǒng)2112如P和T，當(dāng)P一定時(shí)，T不同則狀態(tài)不同。2液或汽態(tài)的水2112。飽和水和飽和水蒸汽11223水的三相點(diǎn)0＝1－3＋2,狀態(tài)方程基本狀態(tài)參數(shù)P，V，T之間的關(guān)系式稱為狀態(tài)方程。,TTP,V,PPT,V,VVP,T隱含數(shù)的形式FFP,V,T,這種關(guān)系是否一定存在呢狀態(tài)公理能回答此問題。,三、狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖,簡單可壓縮系只有兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，故可以在平面上以獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)為坐標(biāo)軸畫坐標(biāo)圖，如,P,V,P,T,T,S,H,,,,,,,,,,,,T,P,H,坐標(biāo)圖上的點(diǎn)與系統(tǒng)的平衡狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。非平衡態(tài)不能用點(diǎn)在坐標(biāo)圖上表示。因無確定的狀態(tài)參數(shù)。,§15工質(zhì)的狀態(tài)變化過程,熱力過程工質(zhì)狀態(tài)變化,一、準(zhǔn)平衡過程QUASISTATICPROCESSQUASIEQUILIBRIUM,例放氣,,,,,,對(duì)比右側(cè),,,,,,,,水,,波向左傳播,,打開,關(guān)閥時(shí)平衡,打開閥A平衡破壞，狀態(tài)變化，壓力波如水波向左傳播假定界面內(nèi)外有壓差，過程中，系統(tǒng)內(nèi)部不均勻，無統(tǒng)一狀態(tài)參數(shù)。B如果閥開度極小，比如幾個(gè)分子地向外放，過程極緩慢，系統(tǒng)內(nèi)部不均勻幾乎不存在，短時(shí)間內(nèi)可以看作平衡狀態(tài)。,準(zhǔn)平衡過程,定義若過程進(jìn)行得相對(duì)緩慢，工質(zhì)有足夠的時(shí)間來恢復(fù)平衡，隨時(shí)都不致顯著偏離平衡狀態(tài)，則這樣的過程叫準(zhǔn)平衡過程。,特點(diǎn)相對(duì)弛豫時(shí)間來說，準(zhǔn)平衡過程是進(jìn)行得無限緩慢的過程，偏離平衡態(tài)無窮小，隨時(shí)都能恢復(fù)到平衡狀態(tài)，準(zhǔn)平衡過程又叫準(zhǔn)靜態(tài)過程。,進(jìn)行條件不平衡勢(shì)⊿P，⊿T無窮?。贿^程進(jìn)行得無限緩慢；工質(zhì)有恢復(fù)平衡的能力。,準(zhǔn)靜態(tài)過程可以在狀態(tài)圖上用連續(xù)實(shí)線表示。,二、可逆過程和不可逆過程,可逆過程REVERSIBLEPROCESS,定義過程能經(jīng)原路徑逆行，使系統(tǒng)回復(fù)到原來狀態(tài)；相關(guān)的外界也回復(fù)到原來的狀態(tài)而不留下任何改變。,例氣缸活塞系統(tǒng),,,,,,,,,,正,逆,正,逆,摩擦的影響,A無摩擦,正過程,逆過程,{,B有摩擦,{,正過程,逆過程,逆過程使系統(tǒng)復(fù)原，但外界多耗功。,結(jié)論摩擦使過程不可逆。,溫差的影響,A無溫差,B有溫差假設(shè),結(jié)論溫差使過程不可逆。,進(jìn)一步分析，為使Q能傳回，需加熱泵，但要消耗一定的功，也不可逆比較水泵。,但，Q不能傳回。,壓力差的影響壓力差使過程不可逆。,{,正,逆,{,正,逆,P,F,Α,,,F,,非準(zhǔn)靜態(tài)過程N(yùn)ONEQUILIBRIUMPROCESS,準(zhǔn)靜態(tài)過程，不可逆,準(zhǔn)靜態(tài)過程，可逆,準(zhǔn)平衡過程與可逆過程的關(guān)系自己研究，鍛煉一下邏輯思維,可逆過程,準(zhǔn)平衡過程；,,反之，準(zhǔn)平衡過程,可逆過程。,,,不平衡過程,不可逆過程；,不平衡過程。,不可逆過程,,,,原命題成立，逆命題不一定成立，逆否命題一定成立,無耗散效應(yīng)如摩擦、電阻等的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆過程。即可逆過程準(zhǔn)靜態(tài)過程無耗散過程；,2準(zhǔn)平衡過程只從系統(tǒng)內(nèi)部平衡的角度考慮問題；可逆過程除考慮平衡外，還考慮了耗散效應(yīng)的問題更全面；,討論,3一切實(shí)際過程均不可逆；,4內(nèi)部可逆過程；外部可逆過程,5可逆過程可用狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的實(shí)線表示。,§16過程功和熱量,一、功的熱力學(xué)定義,,,,,,,,,,P,,,功的定義對(duì)微元過程狀態(tài)發(fā)生微小變化,式中,叫微元功；,叫折合壓力，是考慮外界得到的效果。,當(dāng)狀態(tài)有限變化時(shí)，過程功為,這里1初始狀態(tài)，2終了狀態(tài),功的單位焦J功率的單位瓦W。,工程中常用的單位千焦KJ和千瓦KW。,二、可逆功,當(dāng)過程為可逆過程時(shí)，,，故,可見可逆過程的功，可由過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化來進(jìn)行計(jì)算。,示功圖如右則有，,可逆過程功可用示功圖上過程線下的面積表示。,功是過程量。某一狀態(tài)時(shí)沒有功的概念。無,功的“正”與“負(fù)”的意義,膨脹，,壓縮，,定容，,系統(tǒng)對(duì)外界作功，如12；,系統(tǒng)不作功，如14；,外界對(duì)系統(tǒng)作功，如13。,幾點(diǎn)討論,A有用功USEFULWORK,,,,,PB,F,其中W膨脹功COMPRESSION/EXPANSION；WL摩擦耗功；WR排斥大氣功；WU有用功。,例題,B用外部參數(shù)計(jì)算不可逆過程的功,,,,,作業(yè)19，13。,三、廣義功不要求未言明“不要求”的，一律自學(xué),四、過程熱量,熱量HEAT,系統(tǒng)和外界之間僅僅由于溫度不同而通過邊界傳遞的能量。,單位焦耳J。正負(fù)系統(tǒng)吸熱為“正”，放熱為“負(fù)”。,計(jì)算式及其在TS圖上的表示,所以，熱是過程量。,功與熱量的相同與區(qū)別,1二者均為過程量，是傳遞的能量；,2只有在能量傳遞過程中才有所謂的功和熱量；,3功傳遞由壓力差推動(dòng)，比體積變化是作功標(biāo)志；熱量傳遞由溫差推動(dòng)，比熵的變化是傳熱標(biāo)志；,4功的傳遞改變宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，往往伴隨著能量形式的變化；熱量傳遞改變微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不出現(xiàn)能量形態(tài)的轉(zhuǎn)化。,5功,熱量,,,無條件,有條件和限度,§17熱力循環(huán),一、循環(huán)THERMODYNAMICCYCLE,定義系統(tǒng)經(jīng)一定的過程之后，又回到原來的狀態(tài)。,特性系統(tǒng)一切狀態(tài)參數(shù)復(fù)原。,可逆循環(huán)REVERSIBLECYCLE全部由可逆過程組成的循環(huán)；不可逆循環(huán)IRREVERSIBLECYCLE其中有部分過程或全部過程是不可逆的循環(huán)。,二、正向循環(huán)和逆向循環(huán),正向循環(huán)DIRECTCYCLE熱動(dòng)力循環(huán)POWERCYCLE,在PV圖上和TS圖上為順時(shí)針方向進(jìn)行,正向循環(huán)系統(tǒng)凈吸熱，對(duì)外作凈功。膨脹線在壓縮線之上吸熱線在放熱線之上,逆向循環(huán)REVERSECYCLE圖中紅箭頭方向制冷循環(huán)REFRIGERATIONCYCLE熱泵循環(huán)HEATPUMPCYCLE,,,,,在PV圖和TS圖上為逆時(shí)針方向進(jìn)行,系統(tǒng)消耗凈功，向外界放出凈熱。,精品課件,精品課件,一個(gè)循環(huán)中工質(zhì)一定有膨脹作功過程，也一定有壓縮耗功過程；,作業(yè)115，16。,一定有吸熱過程，也一定有放熱過程。見前圖,

簡介：1,二、剛體一般運(yùn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)的速度和加速度,動(dòng)點(diǎn)M，動(dòng)系,（平移動(dòng)系）,剛體的一般運(yùn)動(dòng)隨基點(diǎn)的平移和繞基點(diǎn)的定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的合成,2,例半徑為R的保齡球在地面上純滾動(dòng)，已知該球繞鉛垂軸的角速度是，繞水平軸的角速度為，其大小均為常量。求保齡球的角速度，角加速度，球體最高點(diǎn)M的速度和加速度。,,,解（1）求角速度和角加速度,（2）求M點(diǎn)的速度,M,,3,,,M,（3）求M點(diǎn)的速度,,,,4,例已知半徑為R鋼球在地面上純滾動(dòng)。O為球心，A、B、C、O共面，圖示瞬時(shí)A、B兩點(diǎn)的速度水平向右，大小均為U。求此瞬時(shí)球的角速度。,取C為基點(diǎn),,,,,由（2）得,,5,三、剛體一般運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程,質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理,相對(duì)質(zhì)心的動(dòng)量矩定理,6,一般運(yùn)動(dòng)剛體基本物理量的計(jì)算,（1）動(dòng)量,（2）對(duì)固定點(diǎn)O的動(dòng)量矩,其中,（3）動(dòng)能,其中,其中為中心慣量主軸,7,（4）角速度在慣量主軸上的投影,節(jié)線,,8,9,例已知半徑為R質(zhì)量為M的圓盤可繞OC桿自由轉(zhuǎn)動(dòng)，桿的O端用光滑柱鉸鏈懸掛在天花板上。已知圖示瞬時(shí)，桿的角速度為圓盤繞桿的角速度為。求該瞬時(shí)，桿的角加速度，圓盤的角加速度和鉸鏈O的約束力。OCL＝2R,,,,受力分析與運(yùn)動(dòng)分析,10,,,11,求角速度在隨體坐標(biāo)軸上投影對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。,12,13,例已知半徑為R質(zhì)量為M的圓盤可繞AC軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，OA軸在力偶M的作用下繞鉛垂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，忽略所有摩擦。建立系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程。設(shè)ACL＝2R，OA軸對(duì)Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J,方法一應(yīng)用拉格朗日方程,,,14,方法二應(yīng)用動(dòng)量矩定理,15,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,研究整體,研究圓盤應(yīng)用相對(duì)質(zhì)心的動(dòng)量矩定理,,,16,例已知OA軸繞鉛垂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，半徑為R的圓盤與碾盤無滑動(dòng)，若在轉(zhuǎn)軸上作用一個(gè)力偶M，圖示瞬時(shí)轉(zhuǎn)軸的角速度為，求圓盤在該瞬時(shí)的角加速度。（不計(jì)圓盤的厚度）,解,,,17,,,,18,討論題（1）已知兩個(gè)圓錐齒輪無相對(duì)滑動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為。求B點(diǎn)的速度和加速度。（2）已知作用在圓錐II上有一個(gè)主動(dòng)力偶M，兩處齒輪無相對(duì)滑動(dòng)。試建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。,問題（1）要求B點(diǎn)的速度和加速度，還要已知哪些那些條件可用什么方法求,問題（2）要建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，還要已知哪些那些條件可用什么方法求,19,精品課件,20,精品課件,21,本章基本內(nèi)容剛體定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)方程、歐拉角、有限轉(zhuǎn)動(dòng)和無限小轉(zhuǎn)動(dòng)的性質(zhì)、角速度、角加速度、點(diǎn)的速度和加速度。定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體的動(dòng)力學(xué)歐拉動(dòng)力學(xué)方程、陀螺近似理論、陀螺力矩、陀螺的動(dòng)力學(xué)特性。剛體一般運(yùn)動(dòng)剛體一般運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)（平移運(yùn)動(dòng)＋定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)）剛體一般運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)（動(dòng)量定理＋相對(duì)質(zhì)心的動(dòng)量矩定理）,

簡介：附錄A矢量概述,矢量概念自然界中有一類量既有大小、又有方向，這類量稱為矢量（向量）。標(biāo)量只有數(shù)值大小的量。,例子標(biāo)量距離，速率，質(zhì)量，密度，體積，溫度，電阻，功，能量，熱量，功率，勢(shì)能，電勢(shì)能等矢量位移，速度，加速度，力，動(dòng)量，力矩，電磁場(chǎng)強(qiáng)度等等,表示方法，，A（黑體），（A，B，C）,矢量沒有固定的空間位置,矢量的模，,A單位矢量大小為一的矢量/,,,大小,力的合成矢量的加法/減法矢量加法幾何方法矢量的分解與合成分析方法,矢量的運(yùn)算,矢量的加法矢量A,BABR,矢量的相加必須是同一類量相加,已知兩矢量、，求擴(kuò)展多邊形法則,I,II,,交換律ABBA結(jié)合律ABCABC,矢量的負(fù)值等值反向B的負(fù)值B減法ABAB,矢量的減法,矢量的分解與合成,在給定坐標(biāo)系中，矢量可以分解為,在不同的坐標(biāo)系中，一個(gè)矢量可以有許多組分量。確定了坐標(biāo)系，一個(gè)矢量的分量才能唯一地確定。,空間直角坐標(biāo)系右手系,矢量線性運(yùn)算的坐標(biāo)式假設(shè)兩個(gè)矢量AAXIAYJAZKAX,AY,AZBBXIBYJBZKBX,BY,BZ則，ABAXBXIAYBYJAZBZKAXBX,AYBY,AZBZABAXBX,AYBY,AZBZ,矢量的代數(shù)運(yùn)算的解析分析,解以東為X軸，北為Y軸建立直角坐標(biāo)系則V180IV2120JVV1V280I120J求其模，得到速率大小為144KM/S利用正切求夾角TGG120/8015?G56°,矢量的模、方向角及其在軸上的投影,矢量的模矢量的數(shù)值大小|A|方向角、方向余弦與矢量在坐標(biāo)軸上的投影矢量AAXIAYJAZKAX,AY,AZ方向角A，B，G方向余弦COSAAX/|A|，COSBAY/|A|，COSGAX/|A|且它們滿足COS2ACOS2BCOS2G1,例子,已知兩點(diǎn)坐標(biāo)A（2,2,）和B（1,3,0），求矢量的模、方向余弦和方位角解（12,32,0）（1,1,）COSA1/2，COSB1/2，COSG/2A2P/3，BP/3，G3P/4,矢量的三種乘法數(shù)乘、點(diǎn)乘和叉乘,矢量乘以標(biāo)量（數(shù)乘）標(biāo)量K與矢量的乘積定義為一個(gè)新的矢量，它的大小等于的大小的K倍。如果K是正的，則新矢量與方向相同；如果K是負(fù)的，則方向相反。設(shè)有矢量A與實(shí)數(shù)L，規(guī)定L與A的乘積是一個(gè)矢量，記為LA，該矢量的模為|LA||L||A|可以證明數(shù)乘矢量滿足下列運(yùn)算律結(jié)合律LMALMA分配律LMALAMA,例子,不同類的矢量乘法運(yùn)算產(chǎn)生新的物理量,兩個(gè)矢量和的標(biāo)積（點(diǎn)乘）寫作，定義為其中A為矢量的大小，B為矢量的大小，為兩矢量間的夾角。,,譬如FSW,矢量的向量積,定義設(shè)矢量C是由兩個(gè)矢量A和B按以下規(guī)定確定|C||A||B|SINΑ，Α是A與B之間的夾角C的方向垂直于A與B決定的平面，C的指向按右手規(guī)則確定，即右手四指以不超過P的角度，從A轉(zhuǎn)向B時(shí)，拇指的指向就是C的指向。則稱矢量C是A與B的向量積（叉乘，叉積，外積），記為CAB,A,B,C,|AB|,例子FRL,A,例兩個(gè)矢量位于XY平面內(nèi)；矢量A大小為15并與X軸成30?角；矢量B大小為20并與X軸成100?角，求AB。,|A?B|＝ABSINQ＝15?20SIN70?＝28,方向與A、B成右手坐標(biāo)系,向量積,向量積AB的模|AB|等于矢量A，B為鄰邊的平行四邊形面積推導(dǎo)1）AA02）兩個(gè)非零矢量AB0??A||B3）對(duì)于單位矢量，，，有4根據(jù)右手定則向量積的運(yùn)算性質(zhì)ABBA分配率ABCACBC結(jié)合律LABLABALB,不交換,行列式,矢量與物理定律,假定有A,B和C三個(gè)矢量，在某一坐標(biāo)系XYZ中，分別具有分量。再假定這三個(gè)矢量有關(guān)系即現(xiàn)在設(shè)想有另一坐標(biāo)系X′Y′Z′，經(jīng)過坐標(biāo)系的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)后，矢量間的關(guān)系保持不變。矢量語言是表述物理定律的一種理想語言。,,,微積分簡介,微分,一元函數(shù)YFX,自變量X的增量ΔX,函數(shù)的增量ΔYYXΔXYX,,,YAX2函數(shù)的增量含有高階無窮小，其它函數(shù)類似。,自變量增量ΔX→0時(shí)，稱為自變量微分,改記成DX相應(yīng)的函數(shù)增量ΔY稱為函數(shù)微分,記成DYDY和DX的關(guān)系DYYXDXYX,微商導(dǎo)數(shù),定義,思考在微商的過程中，忽略了高階無窮小的貢獻(xiàn)。,思考,計(jì)算函數(shù)YAX2的微商,,,例子變速直線運(yùn)動(dòng)的速度,設(shè)描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)位置的函數(shù)為,則到的平均速度為,而在時(shí)刻的瞬時(shí)速度為,,,,,自由落體運(yùn)動(dòng),例子求非均勻棒的密度（一點(diǎn)的線密度,這段的質(zhì)量,這段上的平均密度,,因而,物體運(yùn)動(dòng)的速度與曲線切線的斜率都?xì)w結(jié)為同一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)函數(shù)的增量與自變量的增量之比的極限,微商的幾何意義,割線的極限位置切線位置,為曲線,上點(diǎn),在,處的,法線方程為,處切線（如果存在）的斜率。,由此曲線,切線方程為,切線方程與法線方程,函數(shù)和、差、積、商的求導(dǎo)法則,微商的運(yùn)算法則,證明,函數(shù)的和的微商是它們的微商的和。,,乘法法則,,高階無窮小的貢獻(xiàn),計(jì)算函數(shù)YX3的微商,乘法法則,N整數(shù),上式對(duì)N的一切數(shù)值都成立。,復(fù)合函數(shù)的求導(dǎo)法則,鏈鎖法則,函數(shù)的微商，而該函數(shù)本身又是另一個(gè)函數(shù)的函數(shù),思考假設(shè)Y3X2且X6T，DY/DT是什么,在ΔX→0之前，普通分?jǐn)?shù)的乘積,,,常見的微商常數(shù)F′C0冪函數(shù)FXXN如YX2,Y’2X,,三角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)SINX’COSXCOSX’SINX,時(shí)，函數(shù)有改變量,它們之比為,因此,當(dāng)給自變量以改變量,指數(shù)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)當(dāng)AE時(shí)，EX’EX對(duì)數(shù)函數(shù)的導(dǎo)數(shù),,,函數(shù)中沒有突變，它們是平滑的。數(shù)學(xué)家稱這些函數(shù)為連續(xù)的。假設(shè)了函數(shù)確有微商，這是指它們是可微的。,如果對(duì)函數(shù)FX的微商F’X在求微商，得到一個(gè)新函數(shù)，稱為函數(shù)FX的二階微商導(dǎo)數(shù)。,速度，加速度,54,微分的逆運(yùn)算積分,已知某函數(shù)的微商，求原來的函數(shù)的過程叫做逆微分。逆微分也被稱為積分。,有時(shí)使用“原函數(shù)”來替代逆微商。,思考原函數(shù)為什么會(huì)有一個(gè)常數(shù)C。,如果兩個(gè)函數(shù)GT和FT具有相同的微商,G′T和F′T，則它們的差GTFT為常量，所以GTFTC,其中C是常數(shù)。因而GTFTC。換句話說，如果FT是F′T的一個(gè)逆微商，則所有的逆微商是FTC,其中C是任意常數(shù)。,一質(zhì)點(diǎn)作自由落體運(yùn)動(dòng)，其加速度為G取垂直向下為正，則其速度公式為,如果要確定常數(shù)C，需要知道一個(gè)約束條件，例如T0時(shí)刻的初速度V0?！郈V0,T0時(shí)刻的位移Z0。如果T0時(shí)刻初速度V00和位移Z00,初始條件或邊界條件,積分與求面積,一質(zhì)點(diǎn)作自由落體運(yùn)動(dòng)，其加速度為G取垂直向下為正,加速度的一個(gè)原函數(shù)是速率，因而在這里面積函數(shù)等于物體從靜止下落的速率VTV0GT。T0時(shí)刻初速度為V0,一質(zhì)點(diǎn)作自由落體運(yùn)動(dòng)，VGT垂直向下為正和T0時(shí)刻初速度V00,將T作為變數(shù)，面積函數(shù)05GT2是T的函數(shù)。面積函數(shù)是從0開始的曲線的一個(gè)原函數(shù)。面積為05GT2，等于在時(shí)刻T所下落的距離。,萊布尼茨引入符號(hào)把這個(gè)面積表示為,積分號(hào)下面的函數(shù)FX叫做被積函數(shù)，而從A到T的間隔叫做積分區(qū)間，伴隨著稱為積分限的數(shù)字A和T。,如果你想要求出曲線YFX下從XA到XT的區(qū)域面積，首先求出給定函數(shù)的一個(gè)原函數(shù)，即其微商是FX的任一函數(shù)PX。然后所需的面積就是PT減去PA。,符號(hào)表示把所有的這些窄矩形的面積加在一起的過程。,60,微積分的第一基本定理,將微商和積分聯(lián)系起來積分對(duì)于上限的微商等于被積函數(shù)在T處的值。,微積分的第二基本定理,如果PX是FX的任意一個(gè)原函數(shù),引入符號(hào),,萊布尼茨引入積分的一種特殊符號(hào)，積分號(hào)上沒有附著任何積分限，用這種形式去表示FX的任意積分。,符號(hào)往往被叫做不定積分,符號(hào)往往被叫做定積分,偏微分與全微分,針對(duì)多變量函數(shù)，舉例ZFX,Y,假設(shè)Y不變，僅討論ZFX,Y隨X變化，定義函數(shù)Z在X,Y處對(duì)X的偏導(dǎo)數(shù)。,假設(shè)X不變，僅討論ZFX,Y隨Y變化，定義函數(shù)Z在X,Y處對(duì)Y的偏導(dǎo)數(shù)。,精品課件,精品課件,ΔZFXΔX,YΔYFX,Y是函數(shù)ZFX,Y在點(diǎn)X,Y處的全增量，可以表示為,其中OR是由ΔX和ΔY產(chǎn)生的高階小量。,在ΔX→0和ΔY→0時(shí),

簡介：土的抗剪強(qiáng)度理論,概述,地基承載力、邊坡穩(wěn)定、擋土墻壓力等都與土的抗剪強(qiáng)度有關(guān)。土的抗剪強(qiáng)度是指抵抗土體顆粒間產(chǎn)生相互滑動(dòng)的極限能力。土的抗剪強(qiáng)度的影響因素很多。土的組成、結(jié)構(gòu)、孔隙比、排水條件、應(yīng)力歷史、荷載形式、土中應(yīng)力、時(shí)間、溫度等對(duì)土體抗剪強(qiáng)度都影響。在這些影響因素中，以顆粒間的有效法向應(yīng)力和土的孔隙比最為重要。,土的破壞準(zhǔn)則,1強(qiáng)度公式、破壞準(zhǔn)則莫爾庫侖準(zhǔn)則庫侖公式式中C粘聚力；內(nèi)摩擦角；Σ受力面上的法向應(yīng)力。,2莫爾庫侖強(qiáng)度理論表達(dá)式－極限平衡條件,,破壞線,3強(qiáng)度指標(biāo)的確定抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),室內(nèi)試驗(yàn)直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等制樣（重塑土）或現(xiàn)場(chǎng)取樣缺點(diǎn)擾動(dòng)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)野外試驗(yàn)十字板扭剪試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等原位試驗(yàn)缺點(diǎn)應(yīng)力條件不易掌握優(yōu)點(diǎn)原狀土的原位強(qiáng)度,2）試驗(yàn)結(jié)果,,,式中M最大扭矩；D十字板直徑；H十字板高度；A破壞時(shí)圓柱體上下面剪應(yīng)力分布影響系數(shù)。,,O∩_∩O,謝謝,

簡介：第五節(jié)宇宙航行第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)1會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度．2．了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點(diǎn)．3．了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，知道經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子力學(xué)的關(guān)系．重點(diǎn)難點(diǎn)宇宙速度及人造衛(wèi)星的有關(guān)問題．,課前自主學(xué)案,一、宇宙速度1．第一宇宙速度1大小____KM/S2意義①衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，也是繞地球做________運(yùn)動(dòng)的最大速度．②使衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最小地面發(fā)射速度．,79,勻速圓周,2．第二宇宙速度1大小____KM/S2意義使衛(wèi)星掙脫____引力束縛的最小地面發(fā)射速度．3．第三宇宙速度1大小____KM/S2意義使衛(wèi)星掙脫____引力束縛的最小地面發(fā)射速度．,112,地球,167,太陽,二、同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星就是相對(duì)于地球____的衛(wèi)星，它只能處于____上空，它的運(yùn)動(dòng)周期是_____三、經(jīng)典力學(xué)的局限性1．牛頓力學(xué)即經(jīng)典力學(xué)只適用于______________的物體，不適用于______________的物體．2．微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律遵守普朗克的____理論；高速運(yùn)動(dòng)的物體遵守愛因斯坦的__________；強(qiáng)相互作用和弱相互作用都遵守愛因斯坦的__________．,靜止,赤道,24H,宏觀、低速運(yùn)動(dòng),微觀、高速運(yùn)動(dòng),量子,狹義相對(duì)論,廣義相對(duì)論,核心要點(diǎn)突破,一、宇宙速度宇宙速度是在地球上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度，不能理解成衛(wèi)星的運(yùn)行速度．1．第一宇宙速度環(huán)繞速度指人造衛(wèi)星近地環(huán)繞速度，它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，V＝79KM/S,2．第二宇宙速度脫離速度在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為V＝112KM/S3．第三宇宙速度逃逸速度在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，其大小為V＝167KM/S,特別提醒1第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度．2三個(gè)宇宙速度分別為三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度．3運(yùn)行速度為人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)繞速度，其不同于發(fā)射速度．,即時(shí)應(yīng)用即時(shí)突破，小試牛刀1．美國“新地平線”號(hào)探測(cè)器，已于美國東部時(shí)間2006年1月17日13時(shí)北京時(shí)間18日1時(shí)借助“宇宙神5”重型火箭，從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開始長達(dá)9年的飛向冥王星的太空之旅．擁有3級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的“宇宙神5”重型火箭將以每小時(shí)576萬公里的驚人速度把“新地平線”號(hào)送離地球，這個(gè)冥王星探測(cè)器將成為人類有史以來發(fā)射的速度最高的飛行器，這一速度,A．大于第一宇宙速度B．大于第二宇宙速度C．大于第三宇宙速度D．小于并接近于第三宇宙速度解析選ABD此發(fā)射速度脫離了地球的束縛，但沒有脫離太陽的束縛，故此速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之間．所以A、B、D正確．,二、人造地球衛(wèi)星1．人造衛(wèi)星的軌道圖6－5－1,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由地球?qū)λ娜f有引力充當(dāng)向心力，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力指向地心．而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力則時(shí)刻指向它做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心．因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點(diǎn)上空的極地軌道．當(dāng)然也應(yīng)存在著與赤道平面成某一角度的圓軌道，只要圓心在地心，就可能是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的圓軌道．如圖6－5－1,特別提醒1在處理衛(wèi)星的V、Ω、T與半徑R的關(guān)系問題時(shí)，常用公式“GR2＝GM”來替換出地球的質(zhì)量M，會(huì)使問題解決起來更方便．2由于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它受到的萬有引力全部提供了向心力，產(chǎn)生了向心加速度，因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài)．,即時(shí)應(yīng)用即時(shí)突破，小試牛刀2如圖6－5－2所示的圓A、B、C，其圓心均在地球自轉(zhuǎn)軸線上，B、C的圓心與地心重合，圓B的平面與地球自轉(zhuǎn)軸垂直．對(duì)環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星而言圖6－5－2,A．衛(wèi)星的軌道可能為AB．衛(wèi)星的軌道可能為BC．衛(wèi)星的軌道可能為CD．同步衛(wèi)星的軌道一定為平行于B的某一同心圓解析選BCD物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體所受的合外力方向一定要指向圓心．對(duì)于這些衛(wèi)星而言，就要求所受的萬有引力指向圓心，而衛(wèi)星所受的萬有引力都指向地心，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B、C選項(xiàng)正確；對(duì)于同步衛(wèi)星來說，由于相對(duì)地球表面靜止，所以同步衛(wèi)星應(yīng)在赤道的正上空，因此D選項(xiàng)正確．,三、地球同步衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通信衛(wèi)星．同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)1．同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致．2．同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，且T＝24H3．同步衛(wèi)星的運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度．,4．要與地球同步，衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行，又由于向心力是萬有引力提供的，萬有引力必須在軌道平面上，所以同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方．5．同步衛(wèi)星高度固定不變．所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑R、環(huán)繞速度V、角速度Ω及向心加速度A的大小均相同．,即時(shí)應(yīng)用即時(shí)突破，小試牛刀3．2011年高考廣東卷已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為M，引力常量為G有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是,課堂互動(dòng)講練,某人在一星球上以速率V豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間T物體以速率V落回手中，已知該星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速度．,【思路點(diǎn)撥】第一宇宙速度是環(huán)繞星球表面運(yùn)行的速度，即對(duì)應(yīng)的軌道半徑為該星球的半徑，且重力就等于星球?qū)ζ涞娜f有引力．,宇宙飛船在半徑為R1的軌道上運(yùn)行，變軌后的半徑為R2，R1＞R2，宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后宇宙飛船的A．線速度變小B．角速度變小C．周期變大D．向心加速度變大,

簡介：鋼筋混凝土原理和分析REINFORCEDCONCRETETHEORYANDANALYSE,0、緒論,01鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和特點(diǎn)廣泛應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程領(lǐng)域建筑工程橋梁和交通工程水利和海港工程地下工程特種結(jié)構(gòu),上海莘莊大型立交工程該工程由15條線路，6條主線、20個(gè)定向匝道構(gòu)成；占地面積458公頃，整個(gè)立交橋梁結(jié)構(gòu)長度111公里、面積84萬M2。,江陰長江大橋,02本課程特點(diǎn),結(jié)構(gòu)工程科學(xué)研究的一般規(guī)律從工程實(shí)踐中提出要求和問題，精心調(diào)查和統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究、理論分析、計(jì)算對(duì)比、找出解決問題的方法；研究一般的變化規(guī)律，揭示作用機(jī)理，建立物理模型和數(shù)學(xué)表達(dá)，確定計(jì)算方法和構(gòu)造措施，回到工程實(shí)踐中驗(yàn)證，改進(jìn)和補(bǔ)充。混凝土結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)工程的一個(gè)分支，亦服從上述規(guī)律。,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn),參考教材1鋼筋混凝土原理和分析過鎮(zhèn)海時(shí)旭東主編清華大學(xué)出版社20032混凝土結(jié)構(gòu)基本原理藍(lán)宗建主編東南大學(xué)出版社20023混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用徐有鄰周氐編著中國建筑工業(yè)出版社20024鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)理論王傳志、藤智明主編中國建筑工業(yè)出版社19855鋼筋混凝土非線性分析朱伯龍、董振祥同濟(jì)大學(xué)出版社19856多種混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)則宋玉普中國水利水電出版社2002,第一篇混凝土的力學(xué)性能,混凝土由水泥、骨料和水拌合形成的人工合成材料。作用作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主體，一是自身承擔(dān)較的大的荷載；二是容納和維護(hù)各種構(gòu)造的鋼筋，組成合理的組合性結(jié)構(gòu)材料。特點(diǎn)非彈性、非線性、非勻質(zhì)材料，較大離散性。本篇介紹一般特性和破壞機(jī)理、基本應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度和變形，主要因素影響下的性能變化，多軸應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度和本構(gòu)關(guān)系。,混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，經(jīng)過硬化后形成的人工石。其為一多相復(fù)合材料，其質(zhì)量的好壞與材料、施工配合比、施工工藝、齡期、環(huán)境等諸多因素有關(guān)。通常將其組成結(jié)構(gòu)分為宏觀結(jié)構(gòu)兩組分體系，砂漿和粗骨料。亞微觀結(jié)構(gòu)水泥砂漿結(jié)構(gòu)。微觀結(jié)構(gòu)水泥石結(jié)構(gòu)。,第1章基本力學(xué)性能,11混凝土的組成結(jié)構(gòu)和材性特點(diǎn)111材料的組成和內(nèi)部構(gòu)造,,,,,,宏觀結(jié)構(gòu),亞微觀結(jié)構(gòu),微觀結(jié)構(gòu),干縮,孔隙,,凝膠體,,混凝土組成結(jié)構(gòu),晶體骨架,由未水化顆粒組成，承受外力，具有彈性變形特點(diǎn)。,塑性變形,在外力作用下由凝膠、孔隙、微裂縫產(chǎn)生。,破壞起源,孔隙、微裂縫等原因造成。,PH值,由于水泥石中的氫氧化鈣存在，混凝土偏堿性。,由于水泥凝膠體的硬化過程需要若干年才能完成，所以，混凝土的強(qiáng)度、變形也會(huì)在較長時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，強(qiáng)度逐漸增長，變形逐漸加大。,由于混凝土材料的非均勻微構(gòu)造、局部缺陷和離散性較大而極難獲得精確的計(jì)算結(jié)果。因此，主要討論混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)反應(yīng)，即混凝土結(jié)構(gòu)在一定尺度范圍內(nèi)的平均值。宏觀結(jié)構(gòu)中混凝土的兩個(gè)基本構(gòu)成部分，即粗骨料和水泥砂漿的隨機(jī)分布，以及兩者的物理和力學(xué)性能的差異是其非勻質(zhì)、不等向性質(zhì)的根本原因。,粗骨料和水泥漿體的物理力學(xué)性能指標(biāo)的典型值,施工和環(huán)境因素引起混凝土的非勻質(zhì)性和不等向性例如澆注和振搗過程中，比重和顆粒較大的骨料沉入構(gòu)件的底部，而比重小的骨料和流動(dòng)性大的水泥砂漿、氣泡等上浮，靠近構(gòu)件模板側(cè)面和表面的混凝土表層內(nèi)，水泥砂漿和氣孔含量比內(nèi)部的多；體積較大的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部和表層的失水速率和含水量不等，內(nèi)外溫度差形成的微裂縫狀況也有差別；建造大型結(jié)構(gòu)時(shí)，常需留出水平的或其它形狀的施工縫。當(dāng)混凝土承受不同方向（即平行、垂直或傾斜于混凝土的澆注方向）的應(yīng)力時(shí)，其強(qiáng)度和變形值有所不同。,例如對(duì)混凝土立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法規(guī)定沿垂直澆注方向加載以測(cè)定抗壓強(qiáng)度，其值略低于沿平行澆注方向加載的數(shù)值。再如，豎向澆注的混凝土柱，截面上混凝土性質(zhì)對(duì)稱，而沿柱高兩端的性質(zhì)有別；臥位澆注的混凝土柱，情況恰好相反。這兩種柱在軸力作用下的強(qiáng)度和變形也將不等?；炷敛牧系姆莿蛸|(zhì)性和不等向性的嚴(yán)重程度，主要取決于原材料的均勻性和穩(wěn)定性，以及制作過程的施工操作和管理的精細(xì)程度，其直接結(jié)果是影響混凝土的質(zhì)量（材性的指標(biāo)和離散度）。,112材性的基本特點(diǎn),混凝土的材料組成和構(gòu)造決定其4個(gè)基本受力特點(diǎn)1．復(fù)雜的微觀內(nèi)應(yīng)力、變形和裂縫狀態(tài)將一塊混凝土按比例放大，可以看作是由粗骨料和硬化水泥砂漿等兩種主要材料構(gòu)成的不規(guī)則的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)，且具有非勻質(zhì)、非線性和不連續(xù)的性質(zhì)?；炷猎诔惺芎奢d（應(yīng)力）之前，就已經(jīng)存在復(fù)雜的微觀應(yīng)力、應(yīng)變和裂縫，受力后更有劇烈的變化。,在混凝土的凝固過程中，水泥的水化作用在表面形成凝膠體，水泥漿逐漸變稠、硬化，并和粗細(xì)骨料粘結(jié)成一整體。在此過程中，水泥漿失水收縮變形遠(yuǎn)大于粗骨料的。此收縮變形差使粗骨料受壓，砂槳受拉，和其它應(yīng)力分布。這些應(yīng)力場(chǎng)在截面上的合力為零，但局部應(yīng)力可能很大，以至在骨料界面產(chǎn)生微裂縫。,粗骨料和水泥砂槳的熱工性能（如線膨脹系數(shù)有差別。當(dāng)混凝土中水泥產(chǎn)生水化熱或環(huán)境溫度變化時(shí)，兩者的溫度變形差受到相互約束而形成溫度應(yīng)力場(chǎng)。更因?yàn)榛炷潦菬岫栊圆牧希瑴囟忍荻却蠖又亓藴囟葢?yīng)力。當(dāng)混凝土承受外力作用時(shí)，即使作用應(yīng)力完全均勻，混凝土內(nèi)也將產(chǎn)生不均勻的空間微觀應(yīng)力場(chǎng)，取決于粗骨料和水泥砂漿的面（體）積比、形狀、排列和彈性模量值，以及界面的接觸條件等。在應(yīng)力的長期作用下，水泥砂漿和粗骨料的徐變差使混凝土內(nèi)部發(fā)生應(yīng)力重分布，粗骨料將承受更大的壓應(yīng)力。,所有這些都說明，從微觀上分析混凝土，必然要考慮非常復(fù)雜的、隨機(jī)分布的三維應(yīng)力（應(yīng)變）狀態(tài)。其對(duì)于混凝土的宏觀力學(xué)性能，如開裂，裂縫開展，變形，極限強(qiáng)度和破壞形態(tài)等，都有重大影響。,混凝土內(nèi)部有不可避免的初始?xì)饪缀涂p隙，其尖端附近因收縮、溫度變化或應(yīng)力作用都會(huì)形成局部應(yīng)力集中區(qū)，其應(yīng)力分布更復(fù)雜，應(yīng)力值更高。,2變形的多元組成混凝土在承受應(yīng)力作用或環(huán)境條件改變時(shí)都將發(fā)生相應(yīng)的變形。從混凝土的組成和構(gòu)造特點(diǎn)分析，其變形值由3部分組成⑴骨料的彈性變形占混凝土體積絕大部分的石子和砂，本身的強(qiáng)度和彈性模量值均比其組成的混凝土高出許多。即使混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度值時(shí)，骨料并不破碎，變形仍在彈性范圍以內(nèi)，即變形與應(yīng)力成正比，卸載后變形可全部恢復(fù)，不留殘余變形。,⑵水泥凝膠體的粘性流動(dòng)水泥經(jīng)水化作用后生成的凝膠體，在應(yīng)力作用下除了即時(shí)產(chǎn)生的變形外，還將隨時(shí)間的延續(xù)而發(fā)生緩慢的粘性流（移）動(dòng)，混凝土的變形不斷地增長，形成塑性變形。當(dāng)卸載后，這部分變形一般不能恢復(fù)，出現(xiàn)殘余變形。,⑶裂縫的形成和擴(kuò)展在拉應(yīng)力作用下，混凝土沿應(yīng)力的垂直方向發(fā)生裂縫。裂縫存在于粗骨料的界面和砂漿的內(nèi)部，裂縫不斷形成和擴(kuò)展，使拉變形很快增長。在壓應(yīng)力作用下，混凝土大致沿應(yīng)力平行方向發(fā)生縱向劈裂裂縫，穿過粗骨料界面和砂漿內(nèi)部。這些裂縫的增多、延伸和擴(kuò)展，將混凝土分成多個(gè)小柱體，縱向變形增大。在應(yīng)力的下降過程中，變形仍繼續(xù)增長，卸載后大部分變形不能恢復(fù)。,后兩部分變形成分，不與混凝土的應(yīng)力成比例變化，且卸載后大部分不能恢復(fù)，一般統(tǒng)稱為塑性變形。不同原材料和組成的混凝土，在不同的應(yīng)力水平下，這三部分變形所占比例有很大變化。①當(dāng)混凝土應(yīng)力較低時(shí)，骨料彈性變形占主要部分，總變形很?。虎陔S應(yīng)力的增大，水泥凝膠體的粘性流動(dòng)變形逐漸加速增長；③接近混凝土極限強(qiáng)度時(shí)，裂縫的變形才明顯顯露，但其數(shù)量級(jí)大，很快就超過其它變形成分。在應(yīng)力峰值之后，隨著應(yīng)力的下降，骨料彈性變形開始恢復(fù)，凝膠體的流動(dòng)減小，而裂縫的變形卻繼續(xù)加大。,3應(yīng)力狀態(tài)和途徑對(duì)力學(xué)性能的巨大影響混凝土的單軸抗拉和抗壓強(qiáng)度的比值約為110，相應(yīng)的峰值應(yīng)變之比約為120，都相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。兩者的破壞形態(tài)也有根本區(qū)別。這與鋼、木等結(jié)構(gòu)材料的拉、壓強(qiáng)度和變形接近相等的情況有明顯不同。混凝土在基本受力狀態(tài)下力學(xué)性能的巨大差別使得①混凝土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的多軸強(qiáng)度、變形和破壞形態(tài)等有很大的變化范圍；②存在橫向和縱向應(yīng)力（變）梯度的情況下，混凝土的強(qiáng)度和變形值又將變化；③荷載（應(yīng)力）的重復(fù)加卸和反復(fù)作用下，混凝土將產(chǎn)生程度不等的變形滯后、剛度退化和殘余變形等現(xiàn)象；,④多軸應(yīng)力的不同作用途徑，改變了微裂縫的發(fā)展?fàn)顩r和相互約束條件，混凝土出現(xiàn)不同力學(xué)性能反應(yīng)。混凝土因應(yīng)力狀態(tài)和途徑的不同而引起力學(xué)性能的巨大差異，當(dāng)然是其材料特性和內(nèi)部微結(jié)構(gòu)所決定的。材性的差異足以對(duì)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能造成重大影響，在實(shí)際工程中不能不加以重視。,4時(shí)間和環(huán)境條件的巨大影響混凝土隨水泥水化作用的發(fā)展而漸趨成熟。有試驗(yàn)表明，水泥顆粒的水化作用由表及里逐漸深入，至齡期20年后仍未終止。,混凝土成熟度的增加，表示了水泥和骨料的粘結(jié)強(qiáng)度增大，水泥凝膠體稠化，粘性流動(dòng)變形減小，因而混凝土的極限強(qiáng)度和彈性模量值都逐漸提高。但是，混凝土在應(yīng)力的持續(xù)作用下，因水泥凝膠體的粘性流動(dòng)和內(nèi)部微裂縫的開展而產(chǎn)生的徐變與時(shí)俱增，使混凝土材料和構(gòu)件的變形加大，長期強(qiáng)度降低?；炷林車沫h(huán)境條件既影響其成熟度的發(fā)展過程，又與混凝土材料發(fā)生物理的和化學(xué)的作用，對(duì)其性能產(chǎn)生有利的或不利的影響。環(huán)境溫度和濕度的變化，在混凝土內(nèi)部形成變化的不均勻的溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)，影響水泥水化作用的速度和水分的散發(fā)速度，產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力場(chǎng)和變形場(chǎng)，促使內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，甚至形成表面宏觀裂縫。環(huán)境介質(zhì)中的二氧化碳?xì)怏w與水泥的化學(xué)成分作用，在混凝土表面附近形成一碳化層，且逐漸增厚；介質(zhì)中的氯離子對(duì)水泥（和鋼筋）的腐蝕作用降低了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,混凝土的這些材性特點(diǎn)，決定了其力學(xué)性能的復(fù)雜、多變和離散，還由于混凝土原材料的性質(zhì)和組成的差別很大，完全從微觀的定量分析來解決混凝土的性能問題，得到準(zhǔn)確而實(shí)用的結(jié)果是十分困難的。所以，從結(jié)構(gòu)工程的觀點(diǎn)出發(fā)，將一定尺度，（例如≥70MM或3～4倍粗骨料粒徑）的混凝土體積作為單元，看成是連續(xù)的、勻質(zhì)的和等向的材料，取其平均的強(qiáng)度、變形值和宏觀的破壞形態(tài)等作為研究的標(biāo)準(zhǔn)，可以有相對(duì)穩(wěn)定的力學(xué)性能．并且用同樣尺度的標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)定各項(xiàng)性能指標(biāo)，經(jīng)過總結(jié)、統(tǒng)計(jì)和分析后建立的破壞（強(qiáng)度）準(zhǔn)則和本構(gòu)關(guān)系，在實(shí)際工程中應(yīng)用，一般情況下其具有足夠的準(zhǔn)確性。盡管如此，了解和掌握混凝土的這些材性特點(diǎn)，對(duì)于深入理解和應(yīng)用混凝土的各種力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要．有助于以后各章內(nèi)容的學(xué)習(xí)。,113受力破壞的一般機(jī)理,混凝土材性的復(fù)雜程度如上述，在不同的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生顯著差別的破壞過程和形態(tài)。混凝土在結(jié)構(gòu)中主要用作受壓材料，最簡單的單軸受壓狀態(tài)下的破壞過程最有代表性。詳細(xì)地了解其破壞過程和機(jī)理對(duì)于理解混凝土的材性本質(zhì)，解釋結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的各種損傷和破壞現(xiàn)象，以及采取措施改進(jìn)和提高混凝土質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能等都有重要意義。混凝土一直被認(rèn)為是“脆性”，材料，無論是受壓還是受拉狀態(tài)，它的破壞過程都短暫、急驟，肉眼不可能仔細(xì)地觀察到其內(nèi)部的破壞過程。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，為材料和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)提供了先進(jìn)的加載和量測(cè)手段。現(xiàn)在已經(jīng)可以比較容易地獲得混凝土受壓和受拉的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€，還可采用超聲波檢測(cè)儀、X光攝影儀、電子顯微鏡等多種精密側(cè)試儀器，對(duì)混凝土的微觀構(gòu)造在受力過程中的變化情況加以詳盡的研究。,試驗(yàn)證明，結(jié)構(gòu)混凝土在承受荷載或外應(yīng)力之前，內(nèi)部就已經(jīng)存在少量、分散的微裂縫，寬（25）103、最長（12MM），其主要原因是在混凝土的凝固過程中，粗骨料和水泥砂漿的收縮差和不均勻溫濕度場(chǎng)所產(chǎn)生的微觀應(yīng)力場(chǎng)。由于水泥砂漿和粗骨料表面的粘結(jié)強(qiáng)度只及該砂漿抗拉強(qiáng)度的35～65，而粗骨料本身的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)超過水泥砂漿的強(qiáng)度，故當(dāng)混凝土內(nèi)微觀拉應(yīng)力較大時(shí)，首先在粗骨料界面出現(xiàn)微裂縫，稱界面粘結(jié)裂縫?；炷潦芰χ笾钡狡茐钠鋬?nèi)部微裂縫的發(fā)展過程也可在試驗(yàn)過程中清楚地觀察到。,該試驗(yàn)采用方形板式試件127MM127MM127MM），既接近理想的平面應(yīng)力狀態(tài)，又便于在加載過程中直接獲得裂縫的X光信息。試件用兩種材料制作。理想試件用3種不同直徑的園形骨料（厚127MM）隨機(jī)地埋人水泥砂漿，另一種為真實(shí)混凝土試件。兩種試件的受力過程和觀側(cè)結(jié)果相同，前者更具典型性。試驗(yàn)證實(shí)了混凝土在受力前就存在初始微裂縫，都出現(xiàn)在較大粗骨料的界面．開始受力后直到極限荷載，混凝土內(nèi)的微裂縫逐漸增多和擴(kuò)展，可以分作3個(gè)階段,1微裂縫相對(duì)稱定期Σ/ΣMAX075～09）混凝土在高應(yīng)力作用下，粗骨料的界面裂縫突然加寬和延伸，大量地進(jìn)人水泥砂漿；水泥砂漿中的已有裂縫也加快發(fā)展，并和相鄰的粗骨料界面裂縫相連。這些裂縫逐個(gè)連通，構(gòu)成大致平行于壓應(yīng)力方向的連續(xù)裂縫，或稱縱向劈裂裂縫。若混凝土中部分粗骨料的強(qiáng)度較低，或有節(jié)理和缺陷，也可能在高應(yīng)力下發(fā)生骨料劈裂。這一階段的應(yīng)力增量不大，而裂縫發(fā)展迅速，變形增長大。即使應(yīng)力維持常值，裂縫仍將繼續(xù)發(fā)展，不再能保持穩(wěn)定狀態(tài)?？v向的通縫將試件分隔成數(shù)個(gè)小柱體，承載力下降而導(dǎo)致混凝土的最終破壞。,從對(duì)混凝土受壓過程的微觀現(xiàn)象的分析，其破壞機(jī)理可以概括為⑴首先是水泥砂漿沿粗骨料的界面和砂漿內(nèi)部形成微裂縫；⑵應(yīng)力增大后這些微裂縫逐漸地延伸和擴(kuò)展，并連通成為宏觀裂縫；⑶砂漿的損傷不斷積累，切斷了和骨料的聯(lián)系，混凝土的整體性遭受破壞而逐漸地喪失承載力?；炷猎谄渌鼞?yīng)力狀態(tài)，如受拉和多軸應(yīng)力狀態(tài)下的破壞過程也與此相似?；炷恋膹?qiáng)度遠(yuǎn)低于粗骨料本身的強(qiáng)度，當(dāng)混凝土破壞后，其中的粗骨料一般無破損的跡象，裂縫和破碎都發(fā)生在水泥砂漿內(nèi)部。所以，混凝土的強(qiáng)度和變形性能在很大程度上取決于水泥砂漿的質(zhì)量和密實(shí)性。任何改進(jìn)和提高水泥砂漿質(zhì)量的措施都能較多地提高混凝土強(qiáng)度和改善結(jié)構(gòu)的性能。,12抗壓強(qiáng)度121立方體抗壓強(qiáng)度,為了確定混凝土的抗壓強(qiáng)度，我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ8185普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)試件取邊長為150MM的立方體，用鋼模成型，經(jīng)澆注、振搗密實(shí)后靜置一晝夜，試件拆模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（20±3℃，相對(duì)濕度90％），28天齡期后取出試件，擦干表面水，置于試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，沿澆注的垂直方向施加壓力，以每秒03～05N/MM2的速度連續(xù)加載直至試件破壞。試件的破壞荷載除以承壓面積，即為混凝土的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度FCU，N/MM2（MPA）。,試驗(yàn)機(jī)通過鋼墊板對(duì)試件施加壓力。由于墊板的剛度有限，以及試件內(nèi)部和表層的受力狀態(tài)和材料性能有差別，致使試件承壓面上的豎向壓應(yīng)力分布不均勻。同時(shí)，鋼墊板和試件混凝土的彈性模量ES，EC）和泊松比（ΝS,ΝC）值不等，在相同應(yīng)力（Σ）作用下的橫向應(yīng)變不等（ΝSΣ/ES＜ΝCΣ/EC）。故墊板約束了試件的橫向變形，在試件的承壓面上作用著水平摩擦力。,,試件在承壓面上這些豎向和水平力作用下，其內(nèi)部必產(chǎn)生不均勻的三維應(yīng)力場(chǎng)垂直中軸線上各點(diǎn)為明顯的三軸受壓，四條垂直棱邊接近單軸受壓，承壓面的水平周邊為二軸受壓，豎向表面上各點(diǎn)為二軸受壓或二軸壓／拉，內(nèi)部各點(diǎn)則為三軸受壓或三軸壓／拉應(yīng)力狀態(tài)。注意這里還是將試件看作是各向同性的勻質(zhì)材料。若計(jì)及混凝土組成和材性的隨機(jī)分布，試件的應(yīng)力狀態(tài)將更復(fù)雜，且不對(duì)稱。,試件加載后，豎向發(fā)生壓縮變形，水平向?yàn)樯扉L變形．試件的上、下端因受加載墊板的約束而橫向變形小，中部的橫向膨脹變形最大。隨著荷載或者試件應(yīng)力的增大，試件的變形逐漸加快增長。試件接近破壞前，首先在試件高度的中央、靠近側(cè)表面的位置上出現(xiàn)豎向裂縫，然后往上和往下延伸，逐漸轉(zhuǎn)向試件的角部，形成正倒相連的八字形裂縫。繼續(xù)增加荷載，新的八字形縫由表層向內(nèi)部擴(kuò)展，中部混凝土向外鼓脹，開始剝落，最終成為正倒相接的四角錐破壞形態(tài)。,當(dāng)采用的試件形狀和尺寸不同時(shí)，如邊長100MM或200MM的立方體，H/D2的圓柱體混凝土的破壞過程和形態(tài)雖然相同，但得到的抗壓強(qiáng)度值因試件受力條件不同和尺寸效應(yīng)而有所差別。對(duì)比試驗(yàn)給出的不同試件抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系如表。,,混凝土立方試件的應(yīng)力和變形狀況，以及其破壞過程和破壞形態(tài)均表明，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法并未在試件中建立起均勻的單軸受壓應(yīng)力狀態(tài)，由此測(cè)定的也不是理想的混凝土單軸抗壓強(qiáng)度。當(dāng)然，它更不能代表實(shí)際結(jié)構(gòu)中應(yīng)力狀態(tài)和環(huán)境條件變化很大的混凝土真實(shí)抗壓強(qiáng)度。盡管如此，混凝土的標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度仍是確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、評(píng)定和比較混凝土的強(qiáng)度和制作質(zhì)量的最主要的相對(duì)指標(biāo)，又是判定和計(jì)算其他力學(xué)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)，因而有重要的技術(shù)意義。,122棱柱體試件的受力破壞過程,為消除立方體試件兩端局部應(yīng)力和約束變形的影響，最簡單的辦法是改用棱柱體（或圓柱體）試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。根據(jù)SANVINENT原理。加載面上的不均布垂直應(yīng)力和ΣX0的水平應(yīng)力，只影響試件端部的局部范圍（高度約等于試件寬度），中間部分已接近于均勻的單軸受壓應(yīng)力狀態(tài)。受壓試驗(yàn)也證明，破壞發(fā)生在棱主體試件的中部。試件的破壞荷載除于其截面積，即為混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度FC，或稱軸心抗壓強(qiáng)度。,試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度隨試件高厚比H/B的增大而單調(diào)下降，但H/B2后，強(qiáng)度值已變化不大。故標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸取為150150300,試件的制作、養(yǎng)護(hù)、加載齡期和試驗(yàn)方法都與立方體試件的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)相同。,在混凝土棱柱體試件的受壓試驗(yàn)過程中量測(cè)試件的縱向和橫向應(yīng)變（Ε,Ε’），就可以繪制⑴受壓應(yīng)力應(yīng)變（ΣΕ）全曲線；⑵割線或切線泊松比（ΝSΕ’/Ε，ΝTDΕ’/DΕ；⑶體積應(yīng)變?chǔ)≈ΕΕ’）曲線。其典型的變化規(guī)律如下圖。試驗(yàn)過程中還可以仔細(xì)地觀察到試件的表面宏觀裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展過程，以及最終的破壞形態(tài)。,由于混凝土的原材料和組成的差異，以及試驗(yàn)量測(cè)方法的差異，國內(nèi)外給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的離散度。混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度隨立方體強(qiáng)度單調(diào)增長,123主要抗壓性能指標(biāo)1、棱柱體抗壓強(qiáng)度,各國研究人員給出多種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，或者給出一個(gè)定值，一般在FC/FCU078～088之間。各國設(shè)計(jì)規(guī)范中，出于結(jié)構(gòu)安全度考慮，一般取用偏低的值。例如，我國規(guī)范給出軸壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為,其比值的變化范圍為強(qiáng)度等級(jí)高者比值偏大。,ΑC1FC/FCUΑC1076（≤C50）ΑC1082（C80）ΑC210（≤C40）ΑC2087（C80）,2、達(dá)棱柱體抗壓強(qiáng)度時(shí)的峰值應(yīng)變棱柱體試件達(dá)到極限強(qiáng)度FC時(shí)的相應(yīng)峰值應(yīng)變?chǔ)雖然有稍大的離散度，但是，隨混凝土強(qiáng)度而單調(diào)增長的規(guī)律十分明顯。,過鎮(zhèn)海在分析了混凝土強(qiáng)度FC20～100N/MM2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，給出的關(guān)系式為,各國的設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)為C20至C50的混凝土常常規(guī)定單一的峰值應(yīng)變值，例如ΕP0002。此值稍高于材性試驗(yàn)值，但用于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件分析中，由于存在應(yīng)變梯度和箍筋約束等有利因素而得到補(bǔ)償。,各國研究人員建議的多種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式，如表所示。,原點(diǎn)切線模量ELASTICMODULUS,割線模量SECANTMODULUS,切線模量TANGENTMODULUS,彈性系數(shù)NCOEFFICIENTOFELASTICITY隨應(yīng)力增大而減小N105,3、混凝土的彈性模量ELASTICMODULUS,彈性模量是材料變形性能的主要指標(biāo)．混凝土的受壓應(yīng)力應(yīng)變曲級(jí)為非線性，彈性模量或稱變形模量）隨應(yīng)力或應(yīng)變而連續(xù)地變化。在確定了應(yīng)力應(yīng)變的曲線方程后，很容易計(jì)算所需的割線模量EC,SΣ/Ε或切線模量EC,TDΣ/DΕ。有時(shí)．為了比較混凝土的變形性能，以及進(jìn)行構(gòu)件變形計(jì)算和引用彈性模量比作其它分析時(shí)，需要有一個(gè)標(biāo)定的混凝土彈性模量值（EC）。一般取為相當(dāng)于結(jié)構(gòu)使用階段的工作應(yīng)力Σ04～05FC時(shí)的割線模量值。巳有的大量試驗(yàn)給出混凝土的彈性模量隨其強(qiáng)度而單調(diào)增長的規(guī)律，但離散度較大。,我國現(xiàn)行規(guī)范,彈性模量值的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式有多種。,試驗(yàn)中量測(cè)的混凝土試件橫向應(yīng)變?chǔ)ァ筒此杀圈璖ΝT等，受縱向裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展以及量測(cè)點(diǎn)位置的影響很大。特別是進(jìn)入應(yīng)力應(yīng)變曲線的下降段Ε＞ΕP后，離散度更大。在開始受力階段，泊松比值約為ΝS≈ΝT＝016～023一般取020?；炷羶?nèi)部形成非穩(wěn)定裂縫（Σ＞08FC）后，泊松比值飛速增長，且ΝT＞ΝS。,

簡介：第二節(jié)鋼筋的主要力學(xué)性能,一、鋼筋的品種和級(jí)別（一）鋼筋的品種（分類）按化學(xué)成分分類低碳鋼碳素鋼中碳鋼隨含碳量增加，鋼筋強(qiáng)度提高，高碳鋼塑性性能降低。普通低合金鋼除碳素鋼已有的成分外，再加入少量的硅、錳、鈦、釩等合金元素。強(qiáng)度顯著提高，塑性性能也好。,,,按外形分類光面鋼筋表面光滑，與混凝土粘結(jié)力差。變形鋼筋表面帶肋，螺旋紋、人字紋、月牙紋，與混凝土粘結(jié)力高。熱軋鋼筋（用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）按生產(chǎn)工藝分類預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋（用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）冷加工鋼筋（用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）三種鋼筋的生產(chǎn)工藝不同，見P22,,,（二）鋼筋的級(jí)別1、熱軋鋼筋由普通（低碳）碳素鋼、低合金鋼軋制而成軟鋼常用熱軋鋼筋的級(jí)別、符號(hào)、鋼種和形狀性能隨著鋼筋級(jí)別的增加，強(qiáng)度提高，塑性降低。,2、預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線、熱處理鋼筋用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中P439～440直徑3、冷加工鋼筋冷拉、冷拔,,二、鋼筋的強(qiáng)度和變形（通過拉伸試驗(yàn)獲得的應(yīng)力應(yīng)變曲線來說明）,應(yīng)力應(yīng)變曲線分兩類有明顯的流幅熱軋鋼筋（軟鋼）無明顯的流幅高碳鋼（硬鋼）（預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋）設(shè)計(jì)強(qiáng)度取值依據(jù)有明顯流幅鋼筋，取其屈服點(diǎn)強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)取值依據(jù)。無明顯流幅鋼筋，?。O限抗拉強(qiáng)度）作為條件屈服點(diǎn)。,,三、鋼筋的冷加工（對(duì)鋼筋進(jìn)行冷加工，可以提高強(qiáng)度）1冷拉對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行張拉，張拉應(yīng)力超過原屈服點(diǎn)，然后放松，再張拉，屈服強(qiáng)度提高了，但塑性降低。（伸長率降低）2冷拔將光面鋼筋通過強(qiáng)力拔過直徑小的鎢合金拔絲?？?，塑性變形后3，4MM鋼絲。冷拉提高抗拉強(qiáng)度（不宜作受壓鋼筋）冷拔同時(shí)提高抗拉、抗壓強(qiáng)度。,,四、混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求1強(qiáng)度2塑性3可焊性4耐火性5與混凝土的粘結(jié)性,第三節(jié)鋼筋和混凝土的粘結(jié)與錨固,一、粘結(jié)的作用和分類鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)，是保證兩者共同工作的前提。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力后，若鋼筋和混凝土有相對(duì)變形（滑移）就會(huì)在其交界面上產(chǎn)生剪應(yīng)力,這種剪應(yīng)力稱為鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力。局部粘結(jié)應(yīng)力粘結(jié)應(yīng)力分為錨固粘結(jié)應(yīng)力,,,,鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖（A）錨固粘結(jié)應(yīng)力（B）裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力,局部粘結(jié)應(yīng)力發(fā)生在裂縫間。作用鋼筋應(yīng)力發(fā)生變化，使相鄰兩個(gè)裂縫之間的混凝土參與受拉。其喪失，會(huì)開裂。錨固粘結(jié)應(yīng)力發(fā)生在鋼筋端部（支座內(nèi)）。作用鋼筋需有一定錨固長度，以積累足夠的粘結(jié)力，達(dá)到需要的拉力。否則，發(fā)生錨固破壞。,二、粘結(jié)力的組成（1）鋼筋和混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力化學(xué)膠結(jié)力（水泥對(duì)鋼筋表面氧化層滲透較?。?）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力摩阻力（3）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力機(jī)械咬合力光圓鋼筋粘結(jié)力主要來自膠結(jié)力和摩阻力。變形鋼筋粘結(jié)力主要來自機(jī)械咬合力。,三、影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素平均粘結(jié)應(yīng)力式中N為鋼筋的拉力，D為鋼筋的直徑，L為粘結(jié)長度。影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素（1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)粘結(jié)強(qiáng)度與混凝土的抗拉強(qiáng)度大致成比例。（2）保護(hù)層厚度及鋼筋凈間距越大，粘結(jié)強(qiáng)度越高。（3）橫向鋼筋（箍筋）及側(cè)向壓應(yīng)力可以限制裂縫的發(fā)展、提高粘結(jié)強(qiáng)度。（4）澆筑混凝土處鋼筋所處的位置。,,,四、保證鋼筋和混凝土粘結(jié)力的措施（用構(gòu)造措施保證）（1）對(duì)不同等級(jí)的混凝土和鋼筋，要保證基本的錨固長度和最小搭接長度。（2）滿足鋼筋最小間距和混凝土保護(hù)層最小厚度。（3）加密箍筋（接頭范圍內(nèi)）。（4）鋼筋端部設(shè)彎鉤（光面鋼筋）。,第四節(jié)鋼筋和混凝土的選用,混凝土的選用原則建筑工程中，鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30當(dāng)采用鋼絞線，鋼絲，熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。公路橋涵中，鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20當(dāng)采用HRB400級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C25。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40,鋼筋的選用原則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋宜優(yōu)先采用HRB335和HRB400級(jí)鋼筋，以節(jié)省鋼筋用量，改善我國建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。除此以外，也可以采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)熱軋鋼筋及強(qiáng)度級(jí)別較低的冷拔，冷軋鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，中高強(qiáng)鋼絲，也可以采用熱處理鋼筋。除此以外，還可以采用冷拉鋼筋和強(qiáng)度級(jí)別較高的冷拔低碳鋼絲和冷軋鋼筋。公路橋涵工程中還可以采用精制螺紋鋼筋。,◆鋼筋的基本錨固長度（第5章）鋼筋的基本錨固長度取決于鋼筋的強(qiáng)度及混凝土抗拉強(qiáng)度，并與鋼筋的外形有關(guān)。規(guī)范規(guī)定縱向受拉鋼筋的錨固長度作為鋼筋的基本錨固長度，其計(jì)算公式為,◆鋼筋的搭接長度（第5章）鋼筋搭接的原則是接頭應(yīng)設(shè)置在受力較小處，同一根鋼筋上應(yīng)盡量少設(shè)接頭，機(jī)械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接力，應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械連接。受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度計(jì)算公式,式中，Ζ為受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，它與同一連接區(qū)內(nèi)搭接鋼筋的截面面積有關(guān)，詳見第5章內(nèi)容。,

簡介：第二章鋼筋混凝土材料力學(xué)性能,鋼筋種類，力學(xué)性能，混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)，變形性能，鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用。,§21鋼筋一、鋼筋的成分、級(jí)別和品種,1按化學(xué)成分,碳素鋼（主要鐵、碳、硅、錳、硫、磷等元素）,,低碳鋼（含碳量025）,中碳鋼（含碳量02506）,高碳鋼（含碳量0614）,普通低合金鋼（另加硅、錳、鈦、釩、鉻等改善綜合性能）,,硅釩系錳系,一、鋼筋的成分、級(jí)別和品種,鋼筋,,熱軋鋼筋熱軋光面鋼筋HPB235，熱軋帶肋鋼筋HRB335、HRB400，RRB400,冷拉鋼筋由熱軋鋼筋在常溫下用機(jī)械拉伸而成，目的提高熱軋鋼筋的強(qiáng)度，節(jié)約鋼材,熱處理鋼筋將HRB400、RRB400鋼筋通過加熱、淬火、回火而成，適宜于作預(yù)應(yīng)力筋,2按加工工藝分,鋼絲,,碳素鋼絲高碳鎮(zhèn)靜鋼通過多次冷拔、應(yīng)力消除、矯正、回火處理而成,刻痕鋼絲在鋼絲表面刻痕，以增強(qiáng)其與混凝土間的粘結(jié)力,鋼絞線六根相同直徑的鋼絲成螺旋狀繞在一起,冷拔低碳鋼絲由低碳鋼冷拔而成,Φ,一、鋼筋的成分、級(jí)別和品種,鋼筋的應(yīng)用范圍,非預(yù)應(yīng)力鋼筋HRB235，HRB335，HRB400，RRB400,預(yù)應(yīng)力鋼筋碳素鋼絲，刻痕鋼絲，鋼絞線，熱處理鋼筋，冷拉鋼筋,DIAMETERSD6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,30MM50MM,二、鋼筋的強(qiáng)度和變形,分為有屈服點(diǎn)的鋼筋（有流幅），又稱軟鋼和無屈服點(diǎn)的鋼筋（無流幅）又稱硬鋼,1有屈服點(diǎn)的鋼筋（有流幅）－－軟鋼,2無屈服點(diǎn)的鋼筋（無流幅）－－硬鋼強(qiáng)度高、塑性差、脆性大,鋼筋的?－?曲線,應(yīng)力,應(yīng)變,二、鋼筋的強(qiáng)度和變形,,,,,,,,,,,,,,比例極限,,屈服強(qiáng)度,極限強(qiáng)度,,FY,FT,E,D,,流幅,A,B,C,OA－彈性階段,?A－比例極限,?B－屈服強(qiáng)度,CD－強(qiáng)化階段,,,,02,?02,?D－極限強(qiáng)度,DE－頸縮階段,?02－條件屈服強(qiáng)度,,軟鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線,硬鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線,二、鋼筋的強(qiáng)度和變形,,對(duì)于有明顯屈服臺(tái)階的軟鋼取屈服強(qiáng)度FY作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。P9表2－1,對(duì)于無明顯屈服臺(tái)階的硬鋼取條件屈服強(qiáng)度?02作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。,三、鋼筋的冷加工,冷加工的方法冷拉、冷拔、冷軋。,對(duì)有物理屈服點(diǎn)的鋼筋進(jìn)行冷加工冷加工的目的改變鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高鋼材強(qiáng)度，節(jié)約鋼筋,1冷拉，可采用冷拉控制應(yīng)力和冷拉率控制。冷拉后可提高鋼材的抗拉強(qiáng)度，但其屈服臺(tái)階變短。,2冷拔，可同時(shí)提高鋼材的抗拉和抗壓強(qiáng)度。塑性降低很多。,3冷軋后，鋼筋表面軋成帶肋，使鋼材強(qiáng)度和粘結(jié)性提高,三、鋼筋的冷加工,三、鋼筋的冷加工,★冷拔,經(jīng)過冷拔后鋼筋沒有明顯的屈服點(diǎn)和流幅,冷拔既能提高抗拉強(qiáng)度又能提高抗壓強(qiáng)度,塑性降低,混凝土由水泥、細(xì)骨料（砂）、粗骨料（石子）和水，有時(shí)加入外加劑，按一定比例攪拌，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)經(jīng)凝結(jié)和硬化后形成的人工石材。砼的強(qiáng)度及變形隨時(shí)間、隨環(huán)境的變化而變化。,§22混凝土的強(qiáng)度和變形,一、混凝土的強(qiáng)度,1．混凝土立方體強(qiáng)度,用標(biāo)準(zhǔn)制作方式制成的150MM的立方體試塊，在溫度（20±3）℃、濕度90以上養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度。,常用等級(jí)C75,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C55,C60,C65,C70,C80,混凝土強(qiáng)度等級(jí),,立方體抗壓強(qiáng)度,,表示混凝土CONCRETE,一、混凝土的強(qiáng)度,2軸心抗壓強(qiáng)度FCK,真實(shí)反映以受壓為主的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度，用150MMX150MMX300MM棱柱體為標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度極限值抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,一、混凝土的強(qiáng)度,,平均為1/10,3軸心抗拉強(qiáng)度FTK,,直接測(cè)試方法,間接測(cè)試方法彎折，劈裂,一、混凝土的強(qiáng)度,試驗(yàn)方法,混凝土的抗拉強(qiáng)度是確定砼抗裂度的重要指標(biāo),混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值FC混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值FCK軸心抗拉強(qiáng)度FTK混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值FT砼材料分項(xiàng)系數(shù)RC14,一、混凝土的強(qiáng)度,,,P12表2－3，表2－4,二、混凝土的變形,混凝土的變形,混凝土的受力變形,混凝土的體積變形,混凝土一次短期加荷的變形,,混凝土長期作用的變形徐變,多次重復(fù)荷載作用下的變形,,,收縮變形,溫度引起的變形,1。在一次短期加載時(shí)的變形如圖,圖17,OA–––彈性階段,?A03FC,AB–––彈塑性階段,?03FC～08FC裂縫穩(wěn)定階段,BC–––裂縫不穩(wěn)定階段,?08FC～10FC,,,,,C,B,D,E,FC,?,?,0,?0,,,,A,,?CU,,,,,二、混凝土的變形,破壞過程承載力從增加到減小,特征點(diǎn),?0–––對(duì)應(yīng)于峰值點(diǎn)應(yīng)變規(guī)范?00002,?CU–––混凝土極限壓應(yīng)變規(guī)范?CU00033,FC–––軸心抗壓強(qiáng)度,二、混凝土的變形,2混凝土在荷載長期作用下的變形–––徐變,混凝土在受到荷載作用后，在荷載應(yīng)力不變的情況下，變形應(yīng)變隨時(shí)間而不斷增長的現(xiàn)象。,徐變的時(shí)間6個(gè)月完成大部分；一年趨于穩(wěn)定，三年完成。（建筑物維修期一年）,（1）徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,?使構(gòu)件的變形增加；,?在截面中引起應(yīng)力重分布；,?在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引起預(yù)應(yīng)力損失。,二、混凝土的變形,混凝土的級(jí)配、水灰比、初始加載齡期、初應(yīng)力大小，養(yǎng)護(hù)使用條件等。,（2）徐變的影響因素,二、混凝土的變形,3?；炷恋姆呛奢d變形–––收縮,混凝土在空氣中結(jié)硬體積減小的現(xiàn)象。,圖110,,收縮,二、混凝土的變形,,,收縮的性質(zhì),,自由收縮,約束收縮,,來自內(nèi)部的鋼筋約束,來自支座的外部約束,收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,,自由收縮一般不會(huì)引起拉應(yīng)力，故不會(huì)開裂,約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至開裂,減少收縮的措施P16,二、混凝土的變形,,21混凝土,◆影響因素混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。（1）水泥的品種水泥強(qiáng)度等級(jí)越高，制成的混凝土收縮越大。（2）水泥的用量水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。（3）骨料的性質(zhì)骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。（4）養(yǎng)護(hù)條件干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。（5）混凝土制作方法混凝土越密實(shí)，收縮越小。（6）使用環(huán)境使用環(huán)境溫度、濕度越大，收縮越小。（7）構(gòu)件的體積與表面積比值比值大時(shí)，收縮小。,21混凝土的物理力學(xué)性能,一、產(chǎn)生鋼筋和混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要原因,?混凝土收縮將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生的摩擦力；,?混凝土顆料的化學(xué)作用產(chǎn)生的混凝土與鋼筋之間的膠合力；,?鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。,§23鋼筋與混凝土的粘結(jié),粘結(jié)力－－P17,1鋼筋的表面形狀；砼的強(qiáng)度2澆筑位置；,3鋼筋的凈距離,,保護(hù)層厚度,4光面受力鋼筋端部加彎鉤P20,,C,二、影響粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素,,保證粘結(jié)力的措施,?保證錨固長度和搭接長度；,?保證鋼筋周圍的混凝土有足夠的厚度；保護(hù)層厚度及鋼筋凈距,?光圓筋在端部做成彎鉤。,鋼筋在鋼筋搭接范圍內(nèi)箍筋加密,?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,L,T,D,?MAX,,,,,以錨固粘結(jié)應(yīng)力為例,,,保證粘結(jié)力的措施,搭接長度試驗(yàn),保證粘結(jié)力的措施,總結(jié),1鋼筋的分類及力學(xué)性能；,2鋼筋及砼的強(qiáng)度；3砼的邊形4鋼筋與混凝土的粘結(jié),結(jié)束謝謝大家,作業(yè)布置,

簡介：鋼筋混凝土一般概念及材料的主要力學(xué)性能,,,,,,,,,,,,,,,,P1,P2,A,一、鋼筋混凝土的一般概念和特點(diǎn),概念由鋼筋和混凝土結(jié)合在一起共同工作的材料，該材料可充分利用混凝土的抗壓性能和鋼筋的抗拉性能。特點(diǎn)①與磚木結(jié)構(gòu)相比強(qiáng)度高；②鋼材用量少；③耐久性好；④耐火性好；,⑤可模性好；⑥整體性好；⑦材料來源廣泛,圖11素混凝土和鋼筋混凝土波懷情況對(duì)比,,①軟剛和硬剛鋼筋的強(qiáng)度和變形性能主要由單向拉伸測(cè)得的應(yīng)力應(yīng)變曲線來表征。試驗(yàn)表明，鋼筋的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線可分為兩類有明顯的流幅的鋼筋（也稱為軟鋼）見圖12，沒有明顯流幅的鋼筋（也稱為硬鋼）見圖13。,②比例極限有明顯流幅的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變曲線，軸向拉伸時(shí)，在達(dá)到比例極限A點(diǎn)之前，材料處于彈性階段，軟鋼應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，即為鋼筋的彈性模量ES，A為應(yīng)力應(yīng)變成比例的極限狀態(tài)，它所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限。,鋼筋的主要力學(xué)性能,,,,,,,,,,,A,B,C,D,E,③屈服極限當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點(diǎn)后，材料開始屈服，B點(diǎn)稱屈服的上限點(diǎn)，過點(diǎn)后，應(yīng)力與應(yīng)變曲線出現(xiàn)上下波動(dòng)，形成一個(gè)明顯的屈服臺(tái)階，屈服臺(tái)階的下限C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為“屈服強(qiáng)度＂。,二、鋼筋的主要力學(xué)性能,（一）鋼筋的強(qiáng)度和變形,④極限強(qiáng)度當(dāng)鋼筋屈服塑流到一定程度，即到達(dá)點(diǎn)以后，應(yīng)力應(yīng)變曲線又開始上升，抗拉能力有所提高，隨著曲線上升到最高點(diǎn)D，相應(yīng)的應(yīng)力稱為鋼筋的極限強(qiáng)度，CD段稱為鋼筋的強(qiáng)化階段。過了D點(diǎn)以后，鋼筋在薄弱處的斷面將顯著縮小，發(fā)生局部頸縮現(xiàn)象，變形迅速增加，應(yīng)力隨之下降，直到過點(diǎn)時(shí)試件被拉斷。,圖,鋼筋的主要力學(xué)性能,,,,085ΣB,,ΣB,,02,⑤條件屈服強(qiáng)度（硬剛）高碳鋼與低碳鋼不同，見圖13，它沒有明顯的屈服臺(tái)階，塑性變形小，延伸率亦小，但極限強(qiáng)度高。通常用殘余應(yīng)變?yōu)?2的應(yīng)力，約085ΣB作為假想屈服點(diǎn)或稱條件屈服點(diǎn)，用Σ02表示，085ΣB作為條件屈服強(qiáng)度。ΣB極限抗拉強(qiáng)度值。,圖,⑥鋼筋的伸長率除強(qiáng)度指標(biāo)外，鋼筋還應(yīng)具有一定的塑性變形能力。反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)是伸長率和冷彎性能。所謂伸長率即鋼筋拉斷后的伸長值與原長的比率,鋼筋的主要力學(xué)性能,11,式中Δ伸長率（）L試件受力前的標(biāo)距長度（有5D、10D、100D）L1試件拉斷后的標(biāo)距長度伸長率越大的鋼筋塑性越好，即拉伸前有足夠的伸長，使構(gòu)件的破壞有預(yù)兆；反之構(gòu)件的破壞具有突發(fā)性而呈現(xiàn)脆性。,鋼筋的主要力學(xué)性能,⑦鋼筋的冷彎性能為了使鋼筋在加工成型時(shí)不發(fā)生斷裂，要求鋼筋具有一定的冷彎性能。冷彎是將直徑為D的鋼筋繞某一規(guī)定直徑為D的鋼輥進(jìn)行彎曲，在達(dá)到規(guī)定的冷彎角度（1800）時(shí)鋼筋不發(fā)生裂紋、鱗落或斷裂，就表示合格。見表11,表11各種鋼筋伸長率及冷彎試驗(yàn)要求,Δ5_____表示試件長度為5D的鋼筋的伸長率,鋼筋的主要力學(xué)性能,（二）鋼筋的成分、分類、級(jí)別、品種,成分鋼筋的主要成分為鐵、還有少量的碳、錳、硅、釩、鈦及一些有害元素如磷、硫等。剛材的強(qiáng)度隨含碳量的增加而增加，但其塑性性能及可焊性隨之降低。錳、硅、釩、鈦等少量合金元素可是鋼材的強(qiáng)度、塑性等綜合性能提高。,分類我國建筑工程中采用的鋼筋，按化學(xué)成分可分為碳素鋼和普通低合金鋼兩大類。含碳量小于025的碳素鋼稱為低碳鋼或軟鋼，含碳量為06～14的碳素鋼稱為高碳鋼或硬鋼。在碳素鋼的元素中加入少量的合金元素，就成為普通低合金鋼。如20MNSI、20MNSIV、20MNSINB、20MNTI等。,鋼筋的主要力學(xué)性能,級(jí)別及品種我國建筑工程中采用的鋼筋，國產(chǎn)普通鋼筋有以下4級(jí)①熱軋光面235級(jí)②熱軋帶肋335級(jí),③HRB40020MNSIV、20MNSINB、20MNTI熱軋帶肋400級(jí)④RRB400K20MNSI余熱處理鋼筋400級(jí)（用HRB33520MNSI穿水熱處理而成），各級(jí)別性能見圖1420表示含碳量為02，其余合金元素的含量在15以下，K為控制的意思。,圖,鋼筋的主要力學(xué)性能,表12普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計(jì)值N/MM2,注1當(dāng)D大于40MM時(shí)，應(yīng)有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)。2FYK鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，具有95以上的保證率，由屈服極限確定。3FY鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，F(xiàn)Y＇鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。,鋼筋的主要力學(xué)性能,,表13預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)計(jì)值N/MM2,鋼筋的主要力學(xué)性能,表14鋼筋彈性模量（105N/MM2）,注必要時(shí)鋼鉸線可采用實(shí)測(cè)的彈性模量,鋼筋的主要力學(xué)性能,熱處理鋼筋上面所述為普通鋼筋，而預(yù)應(yīng)力鋼筋采用熱處理鋼筋。由40SI2MND6、48SI2MND82和45SI2CRD10等通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理制成的。熱處理鋼筋又稱調(diào)質(zhì)鋼筋。,,鋼絲主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，有消除應(yīng)力的光面鋼絲、螺旋肋鋼絲和三面刻痕鋼絲三種。冷拔低碳鋼絲由低碳熱軋鋼筋經(jīng)冷拔制成，分為兩個(gè)級(jí)別甲級(jí)和乙級(jí)。冷拔低碳鋼絲的延性較差，新規(guī)范中也未列入。若在建筑工程中采用時(shí)，應(yīng)遵守專門規(guī)程的規(guī)定。鋼絲直徑在5MM以內(nèi)可以是單根的，也可以編成鋼絞線或鋼絲束。,鋼筋的主要力學(xué)性能,鋼絞線是由多根高強(qiáng)鋼絲在絞絲機(jī)上絞合，再經(jīng)低溫回火制成。按其股數(shù)可分為3股和7股兩種，高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線的強(qiáng)度可達(dá)1700N／MM2以上。,鋼筋的主要力學(xué)性能,鋼筋的冷拉和冷拔,1冷拉冷拉是將鋼筋拉到超過鋼筋屈服強(qiáng)度的某一應(yīng)力值，以提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。冷拉能提高鋼筋抗拉強(qiáng)度，但不能提高抗壓強(qiáng)度。冷拉能使鋼筋伸長，能節(jié)省鋼材，調(diào)直鋼筋，自動(dòng)除銹，檢查焊接質(zhì)量的作用。2冷拔冷拔是將Φ6～Φ8的HPB235級(jí)鋼筋，用強(qiáng)力從直徑較小的硬質(zhì)合金拔絲模拔出使它產(chǎn)生塑性變形，拔成較細(xì)直徑的鋼絲，以提高其強(qiáng)度的冷加工方法。冷拔后鋼筋的強(qiáng)度得到了較大的提高，但塑性卻有較大的降低。經(jīng)過冷拔加工的低碳鋼絲，須逐盤檢驗(yàn)，分為甲、乙兩級(jí)，甲級(jí)用作預(yù)應(yīng)力鋼筋，乙級(jí)用作非預(yù)應(yīng)力鋼筋。,鋼筋的主要力學(xué)性能,,,K,,ΣK,L,,ΕK,,K’,,D’,E’,鋼筋的主要力學(xué)性能,冷拉只能提高鋼筋的抗拉強(qiáng)度，故不宜用作受壓鋼筋；而冷拔可同時(shí)提高抗拉和抗壓強(qiáng)度。必須指出，上述冷加工鋼筋以大幅度犧牲延性來換取強(qiáng)度的有限提高，終究不是提高結(jié)構(gòu)性能的有效途徑，近年來，強(qiáng)度高、性能好的鋼筋（鋼絲、鋼絞絲）在我國已可充分供應(yīng)，故冷拉鋼筋和冷拔鋼絲不在列入新混凝土規(guī)范，但并不是不允許使用這些鋼筋。當(dāng)應(yīng)用這些鋼筋時(shí)，應(yīng)符合專門規(guī)程的規(guī)定。,鋼筋的主要力學(xué)性能,鋼筋的形式,,B,A,C,D,光面鋼筋A(yù)HPB235帶肋鋼筋B_DB螺紋鋼筋C人字紋鋼筋D月牙形鋼筋我國帶肋鋼筋的外形目前生產(chǎn)的是月牙形。HRB335表面有阿拉伯?dāng)?shù)字“2”，HRB400表面有阿拉伯?dāng)?shù)字“3”。,鋼筋的主要力學(xué)性能,建筑結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求及選擇原則,要求強(qiáng)度要求、塑性要求、可焊性要求、與混凝土的粘結(jié)力選擇的原則在實(shí)際工程應(yīng)用中，基于混凝土對(duì)鋼筋性能的要求，確定的選用原則為①鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋為主導(dǎo)鋼筋；實(shí)際工程中，普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和HRB335級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)及RRB400級(jí)鋼筋。②預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以高強(qiáng)、低松弛鋼絲、鋼絞線為主導(dǎo)鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線，也可采用熱處理鋼筋。③各種形式的冷加工鋼筋應(yīng)整頓市場(chǎng)、加強(qiáng)管理、保證質(zhì)量、提高性能，通過市場(chǎng)競(jìng)爭優(yōu)化或淘汰。購買鋼筋應(yīng)要求廠家提供三項(xiàng)力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長率）、兩項(xiàng)化學(xué)性能（磷、硫含量）,混凝土的主要力學(xué)性能,三、混凝土的主要力學(xué)性能（一）混凝土的強(qiáng)度（1）、混凝土的立方體抗壓強(qiáng)（FCU）度及強(qiáng)度等級(jí)混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級(jí)邊長150MM立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度01503N/MM2/SEC，兩端不涂潤滑劑）測(cè)得的具有95保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示，C30表示FCU,K30N/MM2，F(xiàn)CU,K混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，注意FCU與FCU,K的區(qū)別在于是否具有95的保證率根據(jù)規(guī)范強(qiáng)度范圍，從C15C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/MM2。與原規(guī)范GBJ1089相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土。,混凝土的主要力學(xué)性能,如果采用的是100MM、200MM的非標(biāo)準(zhǔn)試件，應(yīng)乘以095、105的系數(shù)將其折算成標(biāo)準(zhǔn)試件。規(guī)范GB5001022412規(guī)定在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C15；當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及對(duì)承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。,混凝土的主要力學(xué)性能,（2）混凝土軸心抗壓強(qiáng)度實(shí)際工程中，一般的受壓構(gòu)件不是立方體而是棱柱體，即構(gòu)件的高度要比截面的尺寸大。一般用H/B3～4的棱柱體抗壓強(qiáng)度來代表混凝土單向均勻受壓時(shí)的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)FC表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況，我國通常取150MM150MM450MM的棱柱體試件，也常用100100300試件。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為,混凝土的軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度FCFCK/ΓC,混凝土的主要力學(xué)性能,式中FCK混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值FC混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值088實(shí)驗(yàn)試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異修正系數(shù)ΑC1棱柱體抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的比值，對(duì)C50以下取076，對(duì)C80取082，其間按線性差值計(jì)算。ΑC2C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，C40取10，C80取087，其間按線性差值計(jì)算。ΓC混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)，取14,混凝土的主要力學(xué)性能,（3）混凝土軸心抗拉強(qiáng)度混凝土軸心抗拉強(qiáng)度FT是采用100MM100MM500MM的棱柱體，兩端設(shè)有螺紋鋼筋圖17，在實(shí)驗(yàn)機(jī)上受拉來測(cè)定的。當(dāng)試件拉裂時(shí)測(cè)得的平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度只是混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的1/17～1/8倍,而且隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而減小。通過實(shí)驗(yàn)，新規(guī)范按下式計(jì)算,,圖17,混凝土的主要力學(xué)性能,式中FTK混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值FT混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ΑC2C40以上混凝土脆性折減系數(shù)，C40取10，C80取087，其間按線性差值計(jì)算。Δ混凝土立方體強(qiáng)度變異系數(shù)ΓC混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)，取14軸心受拉試驗(yàn)由于兩端所埋設(shè)的鋼筋不易對(duì)中，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)偏差較大，目前國內(nèi)普遍采用立方體試件做劈拉試驗(yàn)來代替。,混凝土的主要力學(xué)性能,,,圖18,混凝土的主要力學(xué)性能,（4）混凝土強(qiáng)度指標(biāo)混凝土強(qiáng)度也有標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值之分，混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值具有95的保證率，若將其除以材料分項(xiàng)系數(shù)ΓC（ΓC14），即得混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下表采用。,混凝土的主要力學(xué)性能,混凝土立方體強(qiáng)度實(shí)測(cè)值、立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)值、軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系,立方體強(qiáng)度實(shí)測(cè)值每個(gè)立方體試件實(shí)際測(cè)得的強(qiáng)度值F0CU立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)范規(guī)定材料強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)具有不小于95的保證率立方體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值FCU,K即為混凝土強(qiáng)度等級(jí),規(guī)范在確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，假定它們的變異系數(shù)與立方體強(qiáng)度的變異系數(shù)相同，利用與立方體強(qiáng)度平均值的換算關(guān)系，便可按上式計(jì)算得到。同時(shí)，規(guī)范考慮到試件與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異以及高強(qiáng)混凝土的脆性特征，對(duì)軸心抗壓強(qiáng)度和軸心抗拉強(qiáng)度，還采用了以下兩個(gè)折減系數(shù)⑴結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度與混凝土試件強(qiáng)度的比值，取088；⑵脆性折減系數(shù)，對(duì)C40取10，對(duì)C80取087，中間按線性規(guī)律變化。,混凝土的主要力學(xué)性能,（二）、混凝土的變形混凝土的變形可分為兩類一類是受力引起的變形；另一類是收縮和溫度變化引起的變形。,（1）混凝土的受力變形①混凝土單向受壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線,混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù)，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。試驗(yàn)表明混凝土完整的應(yīng)力應(yīng)變曲線包括兩部分上升階段和下降階段。,混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來測(cè)定。在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度FC時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力應(yīng)變曲線的上升段。采用等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力應(yīng)變曲線的下降段。,混凝土的主要力學(xué)性能,圖19,混凝土的主要力學(xué)性能,強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。峰值應(yīng)力FC所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?約為0002左右，應(yīng)力小于03FC時(shí)混凝土處于彈性階段，混凝土內(nèi)部幾乎沒有裂縫，03～08FC之間，混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展，但能保持穩(wěn)定，大于08FC混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展很快，塑性變形顯著增大，體積應(yīng)變逐漸由壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)張。,混凝土的主要力學(xué)性能,混凝土的主要力學(xué)性能,◆規(guī)范應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,混凝土的主要力學(xué)性能,②混凝土的彈性模量和變形模量◆彈性模量通過應(yīng)力應(yīng)變曲線原點(diǎn)的切線斜率，用EC表示，也叫原點(diǎn)模量?！糇冃文Ａ吭趹?yīng)力應(yīng)變曲線上取一點(diǎn)，將該點(diǎn)與原點(diǎn)相連得到的直線的斜率，用E’C來表示，也叫割線模量。,混凝土的主要力學(xué)性能,◆彈性模量測(cè)定方法,圖114,混凝土的主要力學(xué)性能,表16混凝土彈性模量（104N/MM2）,注釋規(guī)范表415P17,混凝土的主要力學(xué)性能,③混凝土的徐變,混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。不過，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。與混凝土的收縮一樣，徐變與時(shí)間有關(guān)。因此，在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。,混凝土的主要力學(xué)性能,在應(yīng)力（≤05FC）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變，隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個(gè)月徐變?cè)鲩L較快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（7080），以后增長逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。,混凝土的主要力學(xué)性能,◆影響徐變得因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（2035）。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。,混凝土的主要力學(xué)性能,應(yīng)力條件初應(yīng)力水平SI/FC和加荷時(shí)混凝土的齡期T0，它們影響徐變的非常主要的因素。當(dāng)初始應(yīng)力水平SI/FC≤05時(shí)，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，這種徐變稱為線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力SI在0508FC范圍時(shí)，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力SI不成比例，這種徐變稱為非線性徐變。當(dāng)初應(yīng)力SI08FC時(shí)，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土的破壞。因此將08FC作為混凝土的長期抗壓強(qiáng)度。高強(qiáng)混凝土的密實(shí)性好，在相同的S/FC比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強(qiáng)混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。此外，高強(qiáng)混凝土線性徐變的范圍可達(dá)065FC，長期強(qiáng)度約為085FC，也比普通混凝土大一些。,混凝土的主要力學(xué)性能,（2）混凝土的收縮變形混凝土在水中硬化時(shí)體積會(huì)膨脹，但其值較小，對(duì)混凝土影響不大?；炷猎诳諝庵杏不瘯r(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。收縮是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。當(dāng)這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時(shí)，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂?；炷潦湛s會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。某些對(duì)跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮也會(huì)引起不利的內(nèi)力。,混凝土的主要力學(xué)性能,,樓板干燥收縮裂縫與邊框架的變形,,,,,,圖116,混凝土的主要力學(xué)性能,混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25，一個(gè)月可完成50，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個(gè)收縮過程可延續(xù)兩年以上。一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為25104混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?527104,圖117,混凝土的主要力學(xué)性能,◆影響因素混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。高強(qiáng)混凝土收縮大。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響施工縫。,鋼筋與混凝土之間的粘接,一、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié),（一）鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用鋼筋與混凝土的粘結(jié)力，是保證鋼筋和混凝土共同工作的必要條件，其在混凝土中的粘結(jié)錨固力有以下四個(gè)方面①鋼筋和混凝土接觸面上的粘結(jié)化學(xué)吸附力，亦稱膠結(jié)力。這來源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過程中水泥晶體的生長和硬化，從而使水泥膠體與鋼筋表面產(chǎn)生吸附膠著作用。這種化學(xué)吸附力只能在鋼筋和混凝土的界面處于原生狀態(tài)時(shí)才存在，旦發(fā)生滑移，它就失去作用，其值很小，不起明顯作用。②鋼筋與混凝土之間的摩阻力。由于混凝土凝固時(shí)收縮．使鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生正應(yīng)力，因此，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑移時(shí)或有相對(duì)滑移的趨勢(shì)時(shí)，在鋼筋和混凝土的界面上將產(chǎn)生摩阻力。光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)力主要靠摩阻力。,鋼筋與混凝土之間的粘接,③鋼筋與混凝土的咬合力。對(duì)于光面鋼筋，咬合力是指表面粗糙不平而產(chǎn)生的咬合作用；對(duì)于帶肋鋼筋，咬合力是指帶肋鋼筋肋間嵌入混凝土而形成的機(jī)械咬合作用，這是帶肋鋼筋與混凝土粘結(jié)力的主要來源。④機(jī)械錨固力彎鉤、彎折及附加錨固措施所提供的粘結(jié)錨固作用。,A擠壓產(chǎn)生的咬合力,BAA剖面上的力,圖118,鋼筋與混凝土之間的粘接,◆光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度（ΤΜ）主要取決于膠結(jié)力和摩擦阻力?！糇冃武摻钆c混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度（ΤΜ）主要取決于咬合力。ΤΜ通過拔出試驗(yàn)按下式確定,鋼筋與混凝土之間的粘接,（二）鋼筋的錨固與連接1鋼筋的錨固為了使鋼筋和混凝土能可靠地共同工作，鋼筋在混凝土中必須有可靠的錨固。①受拉鋼筋的錨固當(dāng)計(jì)算中充分利用鋼筋的強(qiáng)度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)中縱向受拉鋼筋的錨固長度應(yīng)按下列公式計(jì)算,鋼筋與混凝土之間的粘接,式中LA受拉鋼筋的錨固長度；FY、FPY普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按表12、表13取用。對(duì)應(yīng)規(guī)范表4231、4232；FT混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表15采用。當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于C40時(shí)，按C40取用。對(duì)應(yīng)規(guī)范表414；D鋼筋的公稱直徑；Α鋼筋的外形系數(shù)，按表17取用。對(duì)應(yīng)規(guī)范表931。表17鋼筋的外形系數(shù)Α,鋼筋與混凝土之間的粘接,注光面鋼筋系指HPB235級(jí)鋼筋，其末端應(yīng)做180O彎鉤，彎后平直長度不應(yīng)小于3D，但作受壓鋼筋時(shí)，可不做彎鉤；帶肋鋼筋系指HRB335、HRB400級(jí)鋼筋和RRB400級(jí)鋼筋及余熱處理鋼筋。,當(dāng)符合下列條件時(shí)，錨固長度應(yīng)加以修正※對(duì)于直徑大于25MM的HPB335、HRB400和RRB400時(shí)，其錨固長度應(yīng)取計(jì)算結(jié)果乘以修正系數(shù)11※為了減少錨固長度，可在受拉鋼筋末端采用機(jī)械錨固措施。對(duì)于HRB335、HRB400和RRB400級(jí)鋼筋，當(dāng)采用機(jī)械錨固措施時(shí)，其錨固長度（包括附加錨固端頭在內(nèi)）可取按公式計(jì)算的錨固長度的07倍。詳見規(guī)范931和932條P114、P115,鋼筋與混凝土之間的粘接,圖120鋼筋機(jī)械錨固的形式及構(gòu)造要求,鋼筋與混凝土之間的粘接,采用機(jī)械錨固措施時(shí)，在錨固長度范圍內(nèi)的箍筋不應(yīng)少于3個(gè)，其直徑不應(yīng)小于錨固鋼筋直徑的025倍；間距不應(yīng)小于錨固直徑的5倍。當(dāng)錨固鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不小于鋼筋公稱直徑的5倍時(shí)，可不配置上述箍筋。②受壓鋼筋的錨固當(dāng)計(jì)算中充分利用縱向鋼筋的受壓強(qiáng)度時(shí)，其錨固長度不應(yīng)小于受拉鋼筋錨固長度的07倍。必須注意，對(duì)于光面鋼筋（受拉或受壓），其末端均應(yīng)做180O標(biāo)準(zhǔn)彎鉤。焊接骨架、焊接網(wǎng)中的光面鋼筋可不做彎鉤。,鋼筋與混凝土之間的粘接,2鋼筋的連結(jié)鋼筋的接頭可分為三種綁扎搭接、機(jī)械連接或焊接。接頭宜設(shè)在受力較小處，同一根鋼筋上宜少設(shè)接頭。①綁扎搭接綁扎搭接的工作原理是通過鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度來傳遞內(nèi)力的。因此，鋼筋的綁扎接頭要有足夠的搭接長度。規(guī)范規(guī)定縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度應(yīng)根據(jù)位于同一連接區(qū)段內(nèi)13LL的搭接鋼筋面積百分率按下列公式計(jì)算，但任何情況下均不應(yīng)小于300MM。,鋼筋與混凝土之間的粘接,式中LL受拉鋼筋的搭接長度；LA受拉鋼筋的錨固長度，按前面公式計(jì)算。Ζ縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，按表18的規(guī)定取用。對(duì)應(yīng)規(guī)范公式943和表943,表18縱向鋼筋搭接長度修正系數(shù),鋼筋與混凝土之間的粘接,◆軸心受拉及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭。當(dāng)受拉鋼筋直徑D＞28MM及受壓鋼筋的直徑D＞32MM時(shí)，不宜采用綁扎搭接接頭。構(gòu)件中的縱向受壓鋼筋，當(dāng)采用搭接連接時(shí)，其受壓搭接長度不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的縱向受拉鋼筋搭接長度的07倍，且在任何情況下不應(yīng)小于200MM。,鋼筋與混凝土之間的粘接,◆在縱向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)應(yīng)配置箍筋，其直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋較大直徑的025倍。當(dāng)鋼筋受拉時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應(yīng)大于100MM；當(dāng)鋼筋受壓時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的10倍，且不應(yīng)大于200MM。當(dāng)受壓鋼筋直徑D＞25MM時(shí)，尚應(yīng)在搭接接頭兩個(gè)端面外100MM范圍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)箍筋。,鋼筋與混凝土之間的粘接,②機(jī)械連接或焊接指通過連接件用機(jī)械的方法把鋼筋連接在一起。機(jī)械連接接頭能產(chǎn)生較牢固的連接力，具有工藝操作簡便、接頭性能可靠、連接速度快、節(jié)省鋼材和能源、施工安全等特點(diǎn)，所以應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械連接。但要求連接件的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于縱向受力鋼筋最小保護(hù)層厚度，連接件的之間凈距不應(yīng)小于25MM，當(dāng)采用焊接接頭時(shí)，上述機(jī)械連接或焊接接頭也應(yīng)相互錯(cuò)開，要求用綁扎接頭，但其接頭連接區(qū)段長度均取為35D（D為縱筋的較大直徑），位于同一連接區(qū)段內(nèi)的縱向受拉鋼筋接頭面積百分率均不應(yīng)大于50，受壓鋼筋可不受限制。對(duì)應(yīng)規(guī)范941～9410要求同學(xué)們熟悉,鋼筋與混凝土之間的粘接,◆錐螺紋鋼筋連接,鋼筋與混凝土之間的粘接,鋼筋與混凝土之間的粘接,◆擠壓鋼筋連接,

簡介：力學(xué)習(xí)題,11、質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位矢為，至（）時(shí)間內(nèi)的位移為，路程為，位矢大小的變化量為（或稱），根據(jù)上述情況，則必有,（Ａ）（Ｂ），當(dāng)時(shí)有（Ｃ），當(dāng)時(shí)有（Ｄ），當(dāng)時(shí)有,（Ｂ）,11、一質(zhì)點(diǎn)在平面上作一般曲線運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度為，瞬時(shí)速率為，某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度為，平均速率為，它們之間的關(guān)系必定有,（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），,（Ｄ）,D,D,13、一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，則有（A）切向加速度一定改變，法向加速度也改變；（B）切向加速度可能不變，法向加速度一定改變；（C）切向加速度可能不變，法向加速度不變；（D）切向加速度一定改變，法向加速度不變。,B,15、質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)，加速度，式中的單位為，的單位為。如果當(dāng)時(shí)，，，求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。,解,17、一質(zhì)點(diǎn)沿半徑為的圓周按規(guī)律運(yùn)動(dòng)，、都是常數(shù)，求時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的總加速度。,解質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)的速率為,其加速度的切向分量和法線分量分別為,則加速度的大小為,其方向與切線方向的夾角為,112、一段路面水平的公路，轉(zhuǎn)彎處軌道半徑為，汽車輪胎與路面間的摩擦因數(shù)為，要使汽車不至于發(fā)生側(cè)向打滑，汽車在該處的行駛速率,,,（A）不得小于；（B）必須等于；（C）不得大于；（D）還應(yīng)由汽車的質(zhì)量決定。,C,113、一物體沿固定圓弧形光滑軌道由靜止下滑，在下滑過程中，則（A）它的加速度方向永遠(yuǎn)指向圓心，其速率保持不變；（B）它受到的軌道的作用力的大小不斷增加；（C）它受到的合外力大小變化，方向永遠(yuǎn)指向圓心；（D）它受到的合外力大小不變，其速率不斷增加。,B,117光滑的水平面上放置一半徑為的固定圓環(huán)，物體緊貼環(huán)的內(nèi)側(cè)作圓周運(yùn)動(dòng)，其摩擦因數(shù)為，開始時(shí)物體的速率為，求（1）時(shí)刻物體的速率；（2）當(dāng)物體的速率從減少到時(shí)，物體所經(jīng)歷的時(shí)間及經(jīng)過的路程。,解（1）設(shè)物體質(zhì)量為，取如圖所示的自然坐標(biāo)系，由牛頓定律有,其中，摩擦力,初始條件,（2）當(dāng)物體的速率從減少到時(shí),物體在這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過的路程,21、對(duì)質(zhì)點(diǎn)系有以下幾種說法（1）質(zhì)點(diǎn)系總動(dòng)量的改變與內(nèi)力無關(guān)；（2）質(zhì)點(diǎn)系總動(dòng)能的改變與內(nèi)力無關(guān)；（3）質(zhì)點(diǎn)系機(jī)械能的改變與保守內(nèi)力無關(guān)。在上述說法中（A）只有（1）是正確的；（B）（1）、（2）是正確的；（C）（1）、（3）是正確的；（D）（2）、（3）是正確的。,C,22、有兩個(gè)傾角不同、高度相同、質(zhì)量一樣的斜面放在光滑的水平面上，斜面是光滑的，有兩個(gè)一樣的物塊分別從這兩個(gè)斜面的頂點(diǎn)由靜止開始滑下，則（A）物塊到達(dá)斜面底端時(shí)的動(dòng)量相等；（B）物塊到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能相等；（C）物塊和斜面（以及地球）組成的系統(tǒng)，機(jī)械能不守恒；（D）物塊和斜面組成的系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒。,D,23、如圖的系統(tǒng)，物體A，B置于光滑的桌面上，物體A和C,B和D之間摩擦因數(shù)均不為零，首先用外力沿水平方向相向推壓A和B，使彈簧壓縮，后拆除外力，則A和B彈開過程中，對(duì)A、B、C、D組成的系統(tǒng),（A）動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒（B）動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒（C）動(dòng)量不守恒，機(jī)械能不守恒（D）動(dòng)量守恒，機(jī)械能不一定守恒,,24、如圖所示，子彈射入放在水平光滑地面上靜止的木塊后而穿出。以地面為參考系，下列說法中正確的說法是（）（A）子彈減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槟緣K的動(dòng)能；（B）子彈木塊系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；（C）子彈動(dòng)能的減少等于子彈克服木塊阻力所作的功；（D）子彈克服木塊阻力所作的功等于這一過程中產(chǎn)生的熱。,C,從而可得水流對(duì)管壁作用力的大小為,作用力的方向沿直角平分線指向彎管外側(cè)。,27如圖所示，在水平地面上，有一橫截面的直角彎管，管中有流速為的水通過，求彎管所受力的大小和方向。,解在時(shí)間內(nèi)，從管一端流入（或流出）的水的質(zhì)量為，彎曲部分的水的動(dòng)量的增量為,根據(jù)動(dòng)量定理，得到管壁對(duì)這部分水的平均沖力,解（1）摩擦力所做的功為,210一質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)拴在細(xì)繩的一端，繩的另一端固定，此質(zhì)點(diǎn)在粗糙水平面上作半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)質(zhì)點(diǎn)初速率是，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，其速率變?yōu)?，求?）摩擦力所作的功；（2）滑動(dòng)摩擦因數(shù)；（3）在靜止以前質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了多少圈,（2）由于摩擦力，且其方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則,可得滑動(dòng)摩擦因數(shù)為,（3）由于一周中損失的動(dòng)能為，則在靜止前可運(yùn)行的圈數(shù)為,圈,217、質(zhì)量為的彈丸，穿過如圖所示的擺錘后，速率由減少到。已知擺錘的質(zhì)量為，擺線長度為，如果擺錘能在垂直平面內(nèi)完成一個(gè)完全的圓周運(yùn)動(dòng)，彈丸速度的最小值應(yīng)為多少,解由水平方向的動(dòng)量守恒定律，有,,為使擺錘恰好能在垂直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)時(shí)，擺線中的張力為0，則,,擺錘在圓周最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率,又?jǐn)[錘在垂直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，滿足機(jī)械能守恒定律，故有,解上述三個(gè)方程，可得彈丸所需速率的最小值為,又?jǐn)[錘在垂直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，滿足機(jī)械能守恒定律，故有,31、有兩個(gè)力作用在一個(gè)有固定轉(zhuǎn)軸的剛體上（1）這兩個(gè)力都平行于軸作用時(shí)，它們對(duì)軸的合力距一定是零；（2）這兩個(gè)力都垂直于軸作用時(shí)，它們對(duì)軸的合力距可能是零；（3）當(dāng)這兩個(gè)力的合力為零時(shí)，它們對(duì)軸的合力距也一定是零；（4）當(dāng)這兩個(gè)力對(duì)軸的合力距為零時(shí)，它們的合力也一定為零。對(duì)上述說法，下述判斷正確的是（）（A）只有（1）是正確的；（B）（1）、（2）正確，（3）、（4）錯(cuò)誤；（C）（1）、（2）、（3）都正確，（4）錯(cuò)誤；（D）（1）、（2）、（3）、（4）都正確。,B,32、關(guān)于力矩有以下幾種說法（1）對(duì)某個(gè)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體而言，內(nèi)力矩不會(huì)改變剛體的角加速度；（2）一對(duì)作用力和反作用力對(duì)同一軸的力矩之和必為零；（3）質(zhì)量相等，形狀和大小不同的兩個(gè)剛體，在相同力矩的作用下，它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定相同。對(duì)于上述說法，下述判斷正確的是（）（A）只有（2）是正確的；（B）（1）、（2）是正確的；（C）（2）、（3）是正確的；（D）（1）、（2）、（3）都是正確的。,B,33、均勻細(xì)棒可繞通過其一端而與棒垂直的水平固定光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。今使棒從水平位置由靜止開始自由下落，在棒擺到豎直位置的過程中，下述說法正確的事（）（A）角速度從小到大，角加速度不變；（B）角速度從小到大，角加速度從小到大；（C）角速度從小到大，角加速度從大到?。唬―）角速度不變，角加速度為零。,C,,,37、電風(fēng)扇接通電源后一般經(jīng)后達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，而關(guān)閉電源后經(jīng)后風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)，已知電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，設(shè)啟動(dòng)時(shí)的電磁力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的阻力矩均為常數(shù)，求啟動(dòng)時(shí)的電磁力矩。,,,解設(shè)啟動(dòng)時(shí)和關(guān)閉電源后，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角加速度分別為和，則啟動(dòng)過程,,,關(guān)閉電源后,,,,,38、一個(gè)質(zhì)量為、半徑為的均勻圓盤，通過其中心且與盤面垂直的水平軸以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，若在某時(shí)刻，一質(zhì)量為的小碎塊從盤邊緣裂開，且恰好沿垂直方向上拋，問它可能達(dá)到的高度是多少破裂后圓盤的角動(dòng)量為多大,解碎塊拋出時(shí)的初速度為,碎塊豎直上拋運(yùn)動(dòng)，它所能到達(dá)的高度為,圓盤在裂開過程中，其角動(dòng)量守恒，故有,圓盤未碎時(shí)的角動(dòng)量,碎塊對(duì)軸的角動(dòng)量,破碎后盤的角動(dòng)量為,311、質(zhì)量為，長為的均勻細(xì)棒，可繞垂直于棒的一端的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如將此棒放在水平位置，然后任其下落，求（1）當(dāng)棒轉(zhuǎn)過時(shí)的角加速度和角速度；（2）下落到豎直位置時(shí)的角速度。（已知棒繞端點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，重力加速度取）,解（1）由轉(zhuǎn)動(dòng)定律可得棒在位置時(shí)的角加速度為,當(dāng)時(shí)，棒轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度,則角速度為,（2）棒下落至豎直位置時(shí),

簡介：規(guī)范作業(yè)上冊(cè)13單元測(cè)試一質(zhì)點(diǎn)力學(xué),一、填空題,1．某質(zhì)點(diǎn)作半徑為R＝010M的圓周運(yùn)動(dòng)，其角位置Θ隨時(shí)間T的變化規(guī)律為Θ＝24T3SI，則該質(zhì)點(diǎn)在T＝2S瞬時(shí)的切向加速度AΤ＝；當(dāng)AΤ的大小恰為總加速度A大小的一半時(shí)，Θ＝。,解Ω12T2Β24TAΤRΒ24RTANRΩ2R12T22,T2S時(shí)AΤRΒ0124248M/S2,AΤA/2時(shí)2AΤ2A2AΤ2AN2,得3AΤ2AN2代入AΤ、AN的表示式，并解出T,48M/S2,315RAD,2．一質(zhì)點(diǎn)作斜拋運(yùn)動(dòng)，測(cè)得在軌道A點(diǎn)上其速度方向與水平方向成300、大小為VO，則質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)處的切向加速度AΤ，法向加速度AN＝。,,解,AΤ－GSIN30－G/2,±G/2,當(dāng)V的方向向下時(shí)AΤ為正值，故有兩個(gè)解。,ANGCOS30,,,,,3哈雷彗星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是一個(gè)橢圓。它離太陽最近的距離是R1875?1010M，此時(shí)它的速率是V1546?104M/S。它離太陽最遠(yuǎn)時(shí)的速率是V2908?102M/S，這時(shí)它離太陽的距離R2______________。,,,,,解彗星只受萬有引力作用,,系統(tǒng)角動(dòng)量守恒，有,4質(zhì)點(diǎn)沿路徑S運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)的位置矢量為,速度為,加速度為,如圖所示，則在該點(diǎn),解,5如圖所示裝置，繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的定滑輪，半徑R01M，設(shè)重物M下落的規(guī)律為Y3T25T的單位為S，X的單位為M，則在T時(shí)刻，（1）重物M的速度，加速度__________（2）距離O軸R/2處輪上P點(diǎn)的速度___________，加速度。,解（1）,（2）,1、如圖，路燈距地面的高度為H，在與路燈水平距離為S處，有一氣球以勻速率V0上升，當(dāng)氣球上升的高度小于H時(shí)，求氣球的影子M的速度和加速度與影子位置X的關(guān)系。,解,,二、計(jì)算題,2、有一質(zhì)點(diǎn)P在水平面內(nèi)沿一半徑為R2M的圓周運(yùn)動(dòng)，角速度與時(shí)間的關(guān)系為?KT2SI，K為常數(shù)。已知T2S時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度值為32M/S，求T1S時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度的大?。蝗粼O(shè)T0S時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的弧坐標(biāo)S0，求質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方程ST,解,,T1S時(shí),由,得,積分,3如圖所示，質(zhì)量為10KG物體，所受拉力為變力F3T221SI，T0時(shí)靜止。該物體與地面的靜摩擦系數(shù)為020，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為010，求T1S時(shí)，物體的速度和加速度。（G取10MS2）,解可求出最大靜摩擦力為,變力作用于物體后，物體在水平方向所受的合力為,由,T1S時(shí),T1S時(shí),由,4一質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)系在細(xì)繩的一端，繩的另一端固定在平面上，此質(zhì)點(diǎn)在粗糙水平面上作半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)質(zhì)點(diǎn)最初速率是V0，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)一周時(shí)，其速率變?yōu)閂0/2，求（1）摩擦力作的功（2）滑動(dòng)摩擦系數(shù)（3）在靜止以前質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了多少圈,解（1）質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，只有摩擦力作功,（2）,得,（3）由,得,5如圖所示，一木塊M靜止在光滑水平面上。一子彈M沿水平方向以速度V射入木塊內(nèi)一段距離S′而停在木塊內(nèi)。（1）在這一過程中子彈和木塊的動(dòng)能變化各是多少子彈和木塊間的摩擦力對(duì)子彈和木塊各做了多少功（2）證明子彈和木塊的總機(jī)械能的增量等于一對(duì)摩擦力之一沿相對(duì)位移S′做的功。,解在地面參考系中，對(duì)子彈和木塊系統(tǒng)，動(dòng)量守恒,（1）以S表示子彈停在木塊內(nèi)前木塊移動(dòng)的距離。,系統(tǒng)共同運(yùn)動(dòng)速度為,摩擦力對(duì)子彈作的功等于子彈動(dòng)能的增量,摩擦力對(duì)木塊作的功等于木塊動(dòng)能的增量,（2）以上兩式相加得,子彈和木塊的總機(jī)械能的增量等于一對(duì)摩擦力之一沿相對(duì)位移S′做的功。,6證明行星在軌道上運(yùn)動(dòng)的總能量為，式中M，M分別為太陽和行星的質(zhì)量，R1和R2分別為太陽到行星軌道的近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的距離。,解以V1與V2分別表示行星通過近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度，由角動(dòng)量守恒有,行星與太陽只有引力作用，行星的機(jī)械能守恒,聯(lián)立以上二式，得,行星運(yùn)行的總能量,

簡介：§135多自由度體系的自由振動(dòng),51自由振動(dòng)分析,一運(yùn)動(dòng)方程的建立及其解,自由振動(dòng)分析的目的是確定體系的動(dòng)力特性可不計(jì)阻尼。,1建立運(yùn)動(dòng)方程,1剛度法,,,,,,或記作,,其中,若為自由振動(dòng)則有,于是,2柔度法,,簡記為,位移向量,柔度矩陣,荷載向量,質(zhì)量矩陣,若為自由振動(dòng)則有,于是,簡記為,設(shè)方程的特解為,2運(yùn)動(dòng)方程的解,,代入方程,得,,經(jīng)整理,得,,,振型方程,為尋求Y1、Y2的非零解，上式中的系數(shù)行列式必為零，于是有,頻率方程,展開上式可得到一個(gè)關(guān)于的二次方程,頻率方程,展開,整理后有,與第一頻率相對(duì)應(yīng)的振型，簡稱第一振型,解頻率方程得的兩個(gè)根,將頻率代入振型方程，注意到行列式等于零，振型方程中的兩個(gè)方程是線性相關(guān)的，只有一個(gè)獨(dú)立的方程,同樣處理將頻率代入振型方程,與第二頻率相對(duì)應(yīng)的振型，簡稱第二振型,頻率方程,即,或記作,,振型方程,解頻率方程得的兩個(gè)根,將頻率代入振型方程,將頻率代入振型方程,特解1,特解2,通解,其中A1、A2是由初始條件確定的任意常數(shù)。,特解1也可寫為,特解2也可寫為,二關(guān)于頻率與振型的討論,體系按特解振動(dòng)時(shí)有如下特點(diǎn),1各質(zhì)點(diǎn)同頻同步,2任意時(shí)刻,各質(zhì)點(diǎn)位移的比值保持不變,定義體系上所有質(zhì)量按相同頻率作自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)形狀稱作體系的主振型。,幾點(diǎn)說明,1按振型作自由振動(dòng)時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)的速度的比值也為常數(shù)，且與位移比值相同。,2發(fā)生按振型的自由振動(dòng)是有條件的,3振型與頻率是體系本身固有的屬性,與外界因素?zé)o關(guān),4N自由度體系有N個(gè)頻率和N個(gè)振型,頻率方程,解頻率方程得N個(gè)從小到大排列,依次稱作第一頻率,第二頻率,第一頻率稱作基本頻率,其它為高階頻率,將頻率代入振型方程,得N個(gè)振型,N個(gè)振型彼此之間是線性無關(guān)的,5。若已知柔度矩陣時(shí),6。求振型、頻率可列幅值方程,振型方程,頻率方程,按振型振動(dòng)時(shí),振型可看作是體系按振型振動(dòng)時(shí)，慣性力幅值作為靜荷載所引起的靜位移,三求多自由度體系頻率、振型例題,例1求圖示體系的頻率、振型,解,令,第一振型,第二振型,對(duì)稱體系的振型分成兩組,一組為對(duì)稱振型,一組為反對(duì)稱振型,按對(duì)稱振型振動(dòng),按反對(duì)稱振型振動(dòng),第二振型,解,例2求圖示體系的頻率、振型已知,,（3）求主振型,第1振型,第2振型,（2）求頻率,代公式,若有,例3求圖示體系的頻率、振型,解,令,,例4試求圖示梁的自振頻率和主振型，梁的EI已知。,解（1）計(jì)算頻率,（2）振型,,,第一振型,第二振型,例5利用對(duì)稱性簡化圖示結(jié)構(gòu)柔度系數(shù)的求解。,解,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布均勻?qū)ΨQ，其振型也是對(duì)稱和反對(duì)稱的，分別取半邊結(jié)構(gòu)計(jì)算。,求對(duì)稱振型,求反對(duì)稱振型,以求對(duì)稱振型為例說明Δ中系數(shù)的求解。首先求出半邊結(jié)構(gòu)在集中質(zhì)量上分別作用有單位集中力產(chǎn)生的彎矩圖。,AM1圖,BM2圖,為了求柔度系數(shù)，可以在另外的靜定基本結(jié)構(gòu)上加單位力并作彎矩圖。,1,

簡介：第十一章化學(xué)動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí),二、公式,1,2微分法確定速率方程,第十一章化學(xué)動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí),3嘗試法,4半衰期法,計(jì)算法,做圖法,第十一章化學(xué)動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí),5阿倫尼烏斯方程,6可逆反應(yīng)熱與活化能的關(guān)系,第十一章化學(xué)動(dòng)力學(xué),第十一章的題目可分為四類，一是速率方程積分形式的應(yīng)用，二是速率方程的確定主要研究其級(jí)數(shù)的大小，分為嘗試法，半衰期法，初始速率法，隔離法等。三是對(duì)阿倫尼烏斯方程（適用條件）的應(yīng)用，求活化能或速率常數(shù)，四是證明題，要靈活運(yùn)用復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理法。,,,解題的一般步驟1進(jìn)行題意分析，題目看懂的情況下，才能進(jìn)行下一步的工作2確立解題思路，即找到練習(xí)題給已知量和待求量的數(shù)學(xué)關(guān)系式。對(duì)于復(fù)雜的題目，已知量和待求量的關(guān)系并非一目了然，而是涉及多個(gè)規(guī)律，解答此類題有兩種基本的思維方法，即分析法和綜合法。3演算求解，是解題的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一步錯(cuò)則前功盡棄。若平時(shí)練習(xí)只是列出式子，而不屑于具體的計(jì)算，考試時(shí)常常錯(cuò)誤百出。4檢查，一要辨誤，二要驗(yàn)算。5討論，題目做完了，還要還要想一想有沒有別的方法，易出現(xiàn)那些錯(cuò)誤等。,本章計(jì)算內(nèi)容很多，要做到準(zhǔn)快靈，需要扎實(shí)的基礎(chǔ)，注意以下幾點(diǎn)也是有益的。1盡量避免計(jì)算中間量的，如某些題目中的速率常數(shù)K。2盡可能晚一些代入數(shù)值，最好先求得文字解，最后以統(tǒng)一的量綱代入數(shù)據(jù)演算。這樣可使計(jì)算集中，減少出錯(cuò)概率。3盡可能利用計(jì)算機(jī)，一些題目要用試差，逐次逼近或近似計(jì)算來求解，還有要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖才能得到結(jié)果，在計(jì)算機(jī)上處理比手工計(jì)算和作圖要迅速和準(zhǔn)確的多。4注意量綱5在解題中要避免因降低或提高精密度而歪曲數(shù)據(jù)，提高解題的科學(xué)性和規(guī)范性。,下面4題用到了一級(jí)反應(yīng)的規(guī)律,引伸的特點(diǎn),1所有分?jǐn)?shù)衰期都是與起始物濃度無關(guān)的常數(shù)。,反應(yīng)間隔T相同,有定值。,2,即在相同的間隔時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)化率相同，為一級(jí)反應(yīng),112某一級(jí)反應(yīng)A→B的半衰期為10MIN。求1H后剩余A的分?jǐn)?shù)。解根據(jù)一級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)又因?yàn)榧从?X156,,,,,,,3．某一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行10MIN后，反應(yīng)物反應(yīng)掉30。問反應(yīng)掉50需多少時(shí)間解根據(jù)一級(jí)反應(yīng)速率方程的積分式答反應(yīng)掉50需時(shí)194MIN。,,,,類似題目解從K的綱量可知反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，本題易錯(cuò)處為漏寫2，原因在于半衰期公式中的K是相應(yīng)于發(fā)生“衰變”的物質(zhì)的，而題目中的K是對(duì)于整個(gè)反應(yīng)的。對(duì)于本題KA2K，KDK，即反應(yīng)物A的消耗速率是以反應(yīng)進(jìn)度定義的反應(yīng)速率2倍,,116偶氮甲烷CH3NNCH3的分解為一級(jí)反應(yīng)。CH3NNCH3G→C2H6GN2G在真空密閉容器中充入初始?jí)毫?1332KPA的偶氮甲烷氣體，反應(yīng)進(jìn)行到1000S時(shí)測(cè)得系統(tǒng)的總壓為22732KPA求速率常數(shù)和半衰期。,解首先導(dǎo)出系統(tǒng)總壓P總與反應(yīng)物分壓PA的關(guān)系A(chǔ)G→BGCGT0P02133200T1000SPAP0PAP0PAP總PA2P0PA2P0PA,PA2P0P總1993KPA,9．現(xiàn)在的天然鈾礦中。已知的蛻變反應(yīng)的速率常數(shù)為，的蛻變反應(yīng)的速率常數(shù)為。問在20億年前，等于多少A是時(shí)間單位年的符號(hào)。解根據(jù)速率常數(shù)的單位知和的蛻變反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，根據(jù)一級(jí)反應(yīng)特點(diǎn)可得,1112硝基苯甲酸乙酯NO2C6H4COOC2H5與水的水解反應(yīng)為二級(jí)。NO2C6H4COOC2H5H2O→硝基苯甲酸乙醇在15°C時(shí)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下，兩個(gè)反應(yīng)物的初始濃度皆為005MOL/L求速率常數(shù)。,解首先導(dǎo)出二級(jí)反應(yīng)速率方程的積分式AB→CD,,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,1112硝基苯甲酸乙酯NO2C6H4COOC2H5與水的水解反應(yīng)為二級(jí)。NO2C6H4COOC2H5H2O→硝基苯甲酸乙醇在15°C時(shí)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下，兩個(gè)反應(yīng)物的初始濃度皆為005MOL/L求速率常數(shù)。,解計(jì)算反應(yīng)到了各個(gè)時(shí)刻的CAAB→CDT000500500T0051X0051X005X005X,做1/CAT圖,得到一條直線，斜率為K00810L/MOLS,或者計(jì)算得到一組K，求平均值。,,,,,,,13．某氣相反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，在恒溫恒容下的總壓P數(shù)據(jù)如下,求。解設(shè)總壓為PA，初始?jí)毫镻A,0，在時(shí)刻T，AG的分壓為PA,,,,,,,,KA,,,,,KA,,,,1115反應(yīng)2NOCL（G）→2NO（G）CL2（G）在200℃下的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)如下反應(yīng)開始只有NOCL，并認(rèn)為反應(yīng)能進(jìn)行到底。求反應(yīng)級(jí)數(shù)N及速率常數(shù)K。解法一，設(shè)NOCL為A，采用嘗試代入法，將題所給數(shù)據(jù)按一、二、三級(jí)反應(yīng)積分式計(jì)算出K的值，列入下表中，可以看出K1，K2,基本不變，,嘗試法（代入法）,K3變化較大，并且反應(yīng)能進(jìn)行到底，而一級(jí)反應(yīng)不能進(jìn)行到底，故反應(yīng)級(jí)數(shù)N及速率常數(shù)K為,方法2可以利用課本中的嘗試法，利用各反應(yīng)速率方程積分形式的線性關(guān)系來確定反應(yīng)級(jí)數(shù)。一般是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到或圖，呈線性關(guān)系的圖對(duì)應(yīng)正確的速率方程。由于二級(jí)反應(yīng)最為常見，通常先嘗試圖。,嘗試法（作圖法）,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,1116已知NO與H2進(jìn)行如下反應(yīng)2NOG2H2G→N2G2H2OG；在密閉容器中，等摩爾比的NO與H2混合物在不同初始?jí)毫ο碌陌胨テ谌缦?。求反?yīng)的總級(jí)數(shù)。,解首先導(dǎo)出N級(jí)反應(yīng)速率方程的積分式2A2B→C2D,半衰期法（提倡使用，不需作切線，步驟少，比較簡單）,1116已知NO與H2進(jìn)行如下反應(yīng)2NOG2H2G→N2G2H2OG；在密閉容器中，等摩爾比的NO與H2混合物在不同初始?jí)毫ο碌陌胨テ谌缦?。求反?yīng)的總級(jí)數(shù)。,解再導(dǎo)出初始總壓P總與PA0的關(guān)系PA005P總,,通過做LGT1/2LGPA0圖,求出直線的斜率146，N246≈25,或用計(jì)算法求多個(gè)N，取平均值,,,,,25．65oC時(shí)氣相分解的速率常數(shù)為，活化能為，求80oC時(shí)的K及。解根據(jù)ARRHENIUS公式根據(jù)K的單位，該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng),27．雙光氣分解反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。將一定量雙光氣迅速引入一個(gè)280oC的容器中，751S后測(cè)得系統(tǒng)的壓力為2710KPA；經(jīng)過長時(shí)間反應(yīng)完了后系統(tǒng)壓力為4008KPA。305oC時(shí)重復(fù)試驗(yàn)，經(jīng)320S系統(tǒng)壓力為2838KPA；反應(yīng)完了后系統(tǒng)壓力為3554KPA。求活化能。,,1129反應(yīng)中，K1和K1在25℃時(shí)分別為020S1和39477103（MPA）1S1，在35oC時(shí)二者皆增為2倍。試求（1）25℃時(shí)的平衡常數(shù)K；（2）正、逆反應(yīng)的活化能及時(shí)的反應(yīng)熱Q；（3）若上述反應(yīng)在25℃的恒容條件下進(jìn)行，且A的起始?jí)毫?00KPA。若要使總壓力達(dá)到152KPA，問所需要的時(shí)間。解（1）對(duì)行反應(yīng)KK1/K1,,,,,,（2）當(dāng)溫度升高時(shí)，正逆反應(yīng)的速率常數(shù)均增加為2倍，即K1’2K1,K1’2K1,而，正反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，逆反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，所以,,（3）A?BGCGT0100KPA00TT100KPAPPPP總100KPAP152KPA，得P52KPA因?yàn)椋琍的數(shù)值變化不大，且，所以將上式移項(xiàng)并兩邊積分,K1,K1,1128恒溫、恒壓條件下，某一N級(jí)反應(yīng)的速率方程可以表示為，也可以表示為。阿侖尼烏斯活化能的定義為。若用KC計(jì)算的活化能記為EAV，用KP計(jì)算的活化能記為EAP。證明理想氣體反應(yīng)的EAPEAV（1N）RT。解即則,,,,,,,,,,,,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,1145若反應(yīng)A2B22AB有如下機(jī)理，求以VAB表示的速率方程1A2→2A（慢,K1是以CA變化表示的速率常數(shù)）B2?2B快速平衡，K2很小AB→AB（快）,解對(duì)第三個(gè)基元反應(yīng)用質(zhì)量作用定律VABK3AB,A和B是中間物，需要求出它們的濃度。由于K1遠(yuǎn)小于K2，可知A是活潑中間物，對(duì)它用穩(wěn)態(tài)法,K1,K2,K3,教材答案誤寫為VABK1CA,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,1145若反應(yīng)A2B22AB有如下機(jī)理，求以VAB表示的速率方程1A2→2A（慢,K1是以CA變化表示的速率常數(shù)）B2?2B快速平衡，K2很小AB→AB（快）常見錯(cuò)誤一對(duì)第三個(gè)基元反應(yīng)用質(zhì)量作用定律時(shí),解對(duì)第三個(gè)基元反應(yīng)用質(zhì)量作用定律VABK3CACB,A和B是中間物，需要求出它們的濃度。由于K1遠(yuǎn)小于K2，可知A是活潑中間物，對(duì)它用穩(wěn)態(tài)法,K1,K2,K3,,,,,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,1145若反應(yīng)A2B22AB有如下機(jī)理，求以VAB表示的速率方程3A2B2→A2B2（慢,A2B2→2AB（快）,解設(shè)K2是以A2B2變化表示的速率常數(shù)，對(duì)第二個(gè)基元反應(yīng)用質(zhì)量作用定律VAB2K2A2B2,A2B2是中間物。由于K1遠(yuǎn)小于K2，可知A2B2是活潑中間物，對(duì)它用穩(wěn)態(tài)法,K1,K2,教材誤寫為2A2B2→2AB,,1146氣相反應(yīng)H2CL2→2HCL的機(jī)理為試證,,,證應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似法解得代入得,,,,,,,,,,,,,,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,1149反應(yīng)H2I2→2HI的機(jī)理為I2M→2IMEA,11506KJ/MOLH22I→2HIEA,2209KJ/MOL2IM→I2MEA,30（1）推導(dǎo)反應(yīng)速率方程（K1，K2均是以I表示的速率常數(shù)）（2）計(jì)算反應(yīng)的表觀活化能,解K1K2K3為反應(yīng)速率常數(shù)對(duì)第2個(gè)基元反應(yīng)用質(zhì)量作用定律，得到HI的生成速率為由于EA,1EA,2，可見自由基I生成慢而消耗快，不能積累，是活潑中間物，用穩(wěn)態(tài)法處理因?yàn)镋A,20，EA,30，所以K2H2K3M,K2H2K3MK3M,K1,K2,K3,（2）對(duì)上式等號(hào)兩邊取對(duì)數(shù)，并對(duì)溫度求導(dǎo)，得代入阿累尼烏斯方程得,K表觀,第十一章作業(yè)出現(xiàn)的問題,有的題，習(xí)題集給的解答有錯(cuò)誤之處，有的同學(xué)全盤照抄，缺少獨(dú)立思考,是學(xué)習(xí)之大忌如45（3），46最后一步，491,,,,,,,,,

簡介：例81“28”自行車車輪直徑為7112CM相當(dāng)于28英寸，內(nèi)胎截面直徑為3CM在3℃的天氣里向空胎里打氣打氣筒長30CM，截面半徑15CM打了20下，氣打足了，問此時(shí)車胎內(nèi)壓強(qiáng)是多少設(shè)車胎內(nèi)最后氣體溫度為7℃,解氣體被打入時(shí)質(zhì)量不變,例82試計(jì)算下圖AB所示的兩種情況，系統(tǒng)從AP1V1到BP2V2時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外界所作的功。,解1如圖A所示系統(tǒng)對(duì)外界作正功,2如圖B所示，P和V的函數(shù)關(guān)系式為通過原點(diǎn)的直線方程,例83討論理想氣體在1等體降壓；2等壓壓縮；3絕熱膨脹；4圖示的A→1→B過程中，ΔE、ΔT、A和Q的正負(fù),解根據(jù)熱力學(xué)第一定律QΔEW分析1等體降壓過程W0,ΔT＜0,ΔE＜0,∴Q＜02等壓壓縮過程W＜0,ΔT＜0,ΔE＜0,∴Q＜03絕熱膨脹過程Q0,W＞0,ΔT＜0,ΔE＜04圖示的A→1→B過程中，ΔT0,ΔE0,W＞0,∴Q＞0,例84一定量氫氣在保持壓強(qiáng)為400105PA不變的情況下，溫度由00℃升高到500℃時(shí)，吸收了60104J的熱量求1氫氣的量是多少摩爾2氫氣內(nèi)能變化多少3氫氣對(duì)外作了多少功4如果這氫氣的體積保持不變而溫度發(fā)生同樣變化，它該吸收多少熱量,解1由得,氫氣的摩爾數(shù)為,2內(nèi)能的變化3對(duì)外作的功4吸收的熱量,例85如圖所示，有一氣缸由絕熱壁和絕熱活塞構(gòu)成最初氣缸內(nèi)體積為30L，有一隔板將其分為兩部分體積為20L的部分充以35G氮?dú)?，壓?qiáng)為2ATM另一部分為真空今將隔板上的孔打開，使氮?dú)獬錆M整個(gè)氣缸然后緩慢地移動(dòng)活塞使氮?dú)馀蛎?，體積變?yōu)?0L求1最后氮?dú)獾膲簭?qiáng)和溫度；2氮?dú)怏w積從20L變到50L的整個(gè)過程中氮?dú)鈱?duì)外作的功及氮?dú)鈨?nèi)能的變化,解；1氮?dú)獾某跏紲囟葹?打開隔板上的孔，氣體絕熱自由膨脹到30L，溫度為,壓強(qiáng),最后的壓強(qiáng)為,最后的溫度為,2整個(gè)過程中氮?dú)鈨?nèi)能的變化為,由于Q0,對(duì)外所作的功為,例86四沖程汽油內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)稱為奧托OTTO循環(huán)設(shè)用理想氣體作為工作物質(zhì)，進(jìn)行如例86圖所示的循環(huán)過程其中A→B為絕熱壓縮過程，B→C為等體升壓過程，C→D為絕熱膨脹過程，D→A為等體降壓過程，試求循環(huán)的效率，并用壓縮比表示,B→C為等體升壓過程，吸熱為,D→A為等體降壓過程放熱為,循環(huán)效率為,解,因A→B，C→D為絕熱過程,由此得,因而,