刚度和强度的区别
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刚度和强度的区别
是强度和刚度的主要区别在于是防止材料被破坏还是被变形。其中强度是防止材料被破坏,刚度是防止材料被变形的。强度大小与材料的性质和受到什么样的力有关,比如一块布能承受人多大的拉力,与这块布是什么材质有关。而刚度不仅与布的材质相关同时与布的形状和密度有关的。
强度
是指表示工程材料抵抗断裂和过度变形的力学性能之一。
常用的强度性能指标有拉伸强度和屈服强度(或屈服点)。
铸铁、无机材料没有屈服现象,故只用拉伸强度来衡量其强度性能。
高分子材料也采用拉伸强度。
承受弯曲载荷、压缩载荷或扭转载荷时则应以材料的弯曲强度、压缩强度及剪切强度来表示材料的强度性能。
刚度
是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
是材料或结构弹性变形难易程度的表征。
材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。
在宏观弹性范围内,刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数,即引起单位位移所需的力。
它的倒数称为柔度,即单位力引起的位移。
刚度可分为静刚度和动刚度。
结构刚度
静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度。
动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度,即引起单位振幅所需的动态力。
如果干扰力变化很慢(即干扰力的频率远小于结构的固有频率),动刚度与静刚度基本相同。
干扰力变化极快(即干扰力的频率远大于结构的固有频率时),结构变形比较小,即动刚度比较大。
当干扰力的频率与结构的固有频率相近时,有共振现象,此时动刚度最小,即最易变形,其动变形可达静载变形的几倍乃至十几倍。
相关计算公式
一个结构的刚度(k)是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。
计算公式:
k=P/δ
P是作用于结构的恒力,δ是由于力而产生的形变。
刚度的国际单位是牛顿每米(N/m)。
如果我们想要进一步区分强度与刚度,那么首先要理解弹性变形和塑性变形。
弹性变形比如轻轻按压一块海绵,当我们手离开后海绵能够自动复原,这就是弹性变形。
塑性变形则是当我们用重物放在海绵一段时间后,移开重物海绵无法回到最初的样子。
强度就是指海绵抵抗塑性变形及破坏的能力,而刚度指海绵受到外力时,抵抗弹性变形恢复如初的能力。
其他重要材料性能有哪些
除了强度和刚度这两种性能外,常见的重要材料性能还包括弹性、可塑性、硬度、延性、展性、脆性、韧性等等,接下来我们着重介绍以下特性。
首先是弹性,物品如棉花受力后发生变形,这种变形分为弹性变形和塑性变形就是上文中提到的两种。
材料首先受到弹性变形,当外力达到一定程度后会变成塑性变形,不发生塑性变形的能力就是弹力,这种外力限度越大则弹性越大。
与之相对应的就是可塑性,指受到外力但是保持不被破坏的能力,提高可塑性一般是退火热处理。
如何区别强度和刚度?
强度是指材料抵抗破坏的能力;而刚度是指材料抵抗变形的能力。
强度是在材料损伤后所得到的性能指标,刚度是不损伤材料的前提下对材料的评价指标。
强度为物件抵抗破坏的能力,刚度为物件维持形状稳定性的能力。
先求强度后求刚度,强度够的情况下刚度不一定够,反之刚度够强度一定够。
对于杆件来说,受拉杆件只需计算强度,而受压杆件需要在计算强度的基础上计算刚度(细长杆件需计算)。
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