材料力學性能（materials,mechanical properties of）是指古建築材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能。是確定各種工程設計參數的主要依據。對於韌性材料，有彈性和塑性兩個階段。彈性階段的力學性能有：①比例極限。應力與應變保持成正比關系的應力最高限。當應力小於或等於比例極限時，應力與應變滿足胡克定律，即應力與應變成正比。②彈性極限。彈性階段的應力最高限。在彈性階段內，載荷除去後，變形全部消失。

    上述3種彈性常數之間滿足G＝E／2（1＋v）。塑性階段的力學性能有：①屈服強度。材料發生屈服時的應力值。又稱屈服極限。屈服時應力不增加但應變會繼續增加。②條件屈服強度。某些無明顯屈服階段的材料，規定產生一定塑性應變量（例如0.2％）時的應力值，作為條件屈服強度。應力超過屈服強度後再卸載，彈性變形將全部消失，但仍殘留部分不可消失的變形，稱為永久變形或塑性變形。③強化與強度極限。

    的力學性能研究是科學發展的最早推動力之一。Leonardo da Vinci(公元1452－1519年，圖)和Galileo(公元1564—1642年，圖)是最早進行材料強度研究的學者。材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切已有很多試驗設備和研究結果。19世紀就有關於建築材料力學性能的系統研究著作。大多數工程韌性材料具有與拉伸時相同的屈服強度與彈性模量，但不存在強度極限。大多數脆性材料，壓縮時的力學性能與拉伸時有較大差異。例如鑄鐵壓縮時會表現出明顯的韌性

    有很多尚未被認識的內在力學特性。對國家重點保護文物建築的材料力學特性進行研究，具有十分重要的研究價值和歷史意義。1984年，俞茂宏和孟曉明對西安古建築材料古城牆唐代夯土和明代夯土進行了三軸剪切試驗［98,103］。20世紀90年代，意大利Nappi，Anthoine和 Sofronie等對意大利古代磚建築的砌體的破壞准則進行了研究。1993年希臘Ignatakis C., Stavrakakis E. and Penelis 對一個古羅馬時代的磚砌體的復雜應力性能進行了研究。日本Hasuda，Katsumata ，Kanou等對一棟1914年建築的磚的復雜應力性能進行了研究。

    西安青龍寺坡下的原狀土進行了中空試件壓縮扭轉復合應力試驗。古建築材料力學性能的研究逐步從簡單應力向復雜應力發展。世界各國的古建築材料多種多樣，它們的力學性能也各不相同。圖至圖是20世紀80年代俞茂宏在西安城牆、箭樓和城樓維修過程中拍攝的照片。它們的結構材料主要是木材、磚、石材和土。木材是一種天然材料，它的徑向、切向和軸向三個正交方向的強度相差很大。徑向的壓縮強度高於切向(大約40％)。圖為杉木的結構示意圖(Gibson和Ashby，1997)。

    俞茂宏、劉曉東等在西安古城牆北門箭樓研究中對新舊木材的力學特性進行了試驗。得出的結果如表所示。新木材（替換木材）的材料強度比舊木材（原結構木材）高。對於橡木、紅木、松木和軟木，在軸向應力和徑向應力作用下典型的應力應變曲線如圖和圖0所示（Reid，Peng，1997）。

    在西安古城牆東門城樓研究中對新舊木材的力學特性進行了試驗，100多個試件得出的結果如表所示。古建築木結構所用古建築材料木材在歷經了數百年甚至上千年之後的實際材料性能是進行維修加固的依據，為了研究其材料性能的變化規律。從表可知，原結構中使用的舊木材的性能均比此次修繕中使用的木材的性能好。