刚度stiffnessrigidity)是材料力学中的物理术语,表示材料或结构抵抗形变的能力,数学定义为一个物体被施加作用力时,受到的力(应力)与所產生形變量(应变)之间的比值

刚度的公式記為:
其中 表示剛度 表示施力 表示形變量(变形后的长度减去原长,或原长减去变形后的长度),一般應用於虎克定律作系統的振動分析。在国际单位制中,刚度的单位为牛顿/

与弹性的关系编辑

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

 

其中

  为横截面面积;
  为拉伸弹性模量(杨氏模量);
  为元素的长度。

类似地, 其转动刚度为

 

其中

  为惯性矩;
  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。

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參考编辑