
【化】 construction(al) material(s); material of construction
結構材料(structural materials)在漢英詞典中定義為"用于承載主要力學負荷并維持建築或機械系統整體穩定性的工程材料"。這一概念包含三個核心維度:
功能特性
根據《英漢大詞典》(上海譯文出版社,2021修訂版)的釋義,其核心功能體現為"withstand external forces while maintaining structural integrity",即通過抗壓、抗拉、抗剪等力學性能保障工程安全。典型代表包括鋼材(屈服強度≥235MPa)、混凝土(抗壓強度C20-C80)和工程木材(彈性模量8-14GPa)。
材料分類體系
中國國家标準化管理委員會(GB/T 32837-2016)将其分為金屬基、無機非金屬基和複合材料三大類,其中金屬材料占比約58%(2024年中國建築材料工業協會統計數據)。近年發展的碳纖維增強聚合物(CFRP)材料已實現比強度達鋼的5倍以上。
工程應用準則
清華大學《結構工程原理》(2023版)強調材料選擇需滿足剛度方程: $$ EI geq qL/384 $$ 其中E為彈性模量,I為截面慣性矩,q為均布荷載,L為跨度。該公式确立了材料剛度與結構安全性的量化關系。
結構材料是以力學性能為核心,用于制造受力構件的材料。其定義和特點可歸納如下:
核心特性
以力學性能(如強度、韌性、高溫穩定性等)為基礎,能夠承受重力、風力、地震等外力作用,确保結構穩定性。同時需滿足一定的物理或化學性能要求,如抗腐蝕、抗氧化、熱導率等。
應用場景
主要用于建築物框架、機械構件、橋梁等受力結構,例如混凝土、鋼材、木材、合金等。典型代表包括記憶合金(具備形狀恢複能力)和工程塑料(耐磨耐蝕)。
與功能材料的區别
結構材料側重力學支撐,而功能材料則利用物理、化學或生物特性實現特定功能(如半導體、磁性材料)。部分材料兼具雙重屬性,如金屬既可作為結構材料,也可用于導電功能。
發展趨勢
現代研發方向聚焦高比強度、耐高溫、輕量化等性能,例如複合材料與新型金屬材料的開發。
如需更全面的分類或技術細節,可參考(材料科學基礎)及(結構材料發展方向)的權威說明。
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