结构工程师-结构模型试验知识点解析7

　　三、模型材料

　　(一)弹性模型材料

　　当模型试验的目的在于研究弹性阶段的应力状态，模型材料应尽可能与一般弹性理论的基本假定一致，即要求匀质、各向同性、应力与应变成线性关系和固定的泊松比。模型材料可与原型材料不同，常用的有金属(钢、铝合金)，塑料(环氧树脂、有机玻璃等)、石膏等。

　　1.金属材料

　　金属的力学性能大都符合弹性理论的基本假定。常用的有钢材和铝合金，铝合金允许有大的应变量，钢和铝合金的泊松比为0.30，比塑料更接近混凝土的泊松比。金属的弹性模量比塑料、石膏等都要高，要求试验荷载大，模型加工制作较困难。

　　2.塑料

　　制作模型的塑料种类很多，热固性的有环氧树脂，聚酯树脂;热塑性的如聚氯乙烯，有机玻璃。塑料作为模型材料的优点是强度高而弹性模量低，容易加工。缺点是徐变较大，弹性模量受温度变化的影响也大。

　　有机玻璃是各向同性的匀质材料，模型试验中用得较多，由于徐变较大，试验中要控制材料的应力。环氧树脂塑料可在半流体状态浇注成型，然后固化。如在环氧树脂中加入铝粉或其他填充料，可以改善和调整力学性能，以满足材料的相似要求。

　　3.石膏

　　用石膏制作模型，其优点是容易加工，成本较低，泊松比与混凝土十分接近，弹性模量可以改变。其缺点是抗拉强度低，要获得均匀和正确的弹性模量比较困难。可以在石膏内掺人一定的掺合料和缓凝剂来改善材料的性能。

　　石膏模型可用石膏浆注入尺寸准确的模子来制作，也有将石膏浇注成整块后进行机械加工。石膏也可用以大致地模拟混凝土的塑性工作，配筋的石膏模型常用来模拟钢筋混凝土板壳的破坏形态。

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