剛度

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刚度材料力学中的名詞,定义为施与所產生變形量的比值,表示材料或结构抵抗变形的能力。公式記為

k=\frac {P} {\delta}

其中k 表示剛度P 表示施力\delta 表示變形量(变形后的长度减去原长或原长减去变形后的长度)。在国际单位制中,刚度的单位为牛頓/米。一般應用於虎克定律作系統的振動分析。

弹性的关系[编辑]

弹性模量通常与刚度不同。弹性模量是材料组成的性质;刚度是结构的性质。就是说,模量是材料的内部性质;刚度是固体的外延性质,它取决于材料,形状及边界条件。例如,对于一个受压或受拉的元素,其轴向刚度为

k=\frac {AE} {L}

其中

A 为横截面面积;
E 为拉伸弹性模量(杨氏模量);
L 为元素的长度。

类似地, 其转动刚度为

k=\frac {nEI} {L}

其中

I 为惯性矩;
n 是一个依赖于边界条件的整数(对于固端等于4)。

对于无约束单轴受拉或受压的特殊情况,杨氏模量可以被认为是材料刚度的一个测度。

工程学中的应用[编辑]

结构刚度在许多工程应用当中非常重要。所以在选择材料的时候,弹性模量是一个经常需要考虑的重要性质。当需要减小挠度时,高弹性模量的材料更适合。但当需要柔韧性时,低弹性模量的材料更满足需求。

相關領域[编辑]

參考[编辑]