剛度檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

剛度是中國科技名詞，屬於科技術語。

漢文字是世界上唯一沒有間斷的古老文字系統，直到現在我們仍在使用。其不單是人們日常生活中的表述用具，更是五千年悠久文明的記錄者、傳承者。可以說，漢文字是中華民族古老悠久、博大精深文明的「活化石」。

名詞解釋

剛度是使物體產生單位變形所需的外力值。剛度與物體的材料性質、幾何形狀、邊界支持情況以及外力作用形式有關。材料的彈性模量和剪切模量（見材料的力學性能）越大，則剛度越大。細杆和薄板在受側向外力作用時剛度很小，但細杆和薄板如果組合得當，邊界支持合理，使杆只承受軸向力，板只承受平面內的力，則它們也能具有較大的剛度。

在自然界，動物和植物都需要有足夠的剛度以維持其外形。在工程上，有些機械、橋樑、建築物、飛行器和艦船就因為結構剛度不夠而出現失穩，或在流場中發生顫振等災難性事故。因此在設計中，必須按規範要求確保結構有足夠的剛度。但對剛度的要求不是絕對的，例如，彈簧秤中彈簧的剛度就取決於被稱物體的重量範圍，而纜繩則要求在保證足夠強度的基礎上適當減小剛度。

研究剛度的重要意義還在於，通過分析物體各部分的剛度，可以確定物體內部的應力和應變分布，這也是固體力學的基本研究方法之一。

結構剛度

靜載荷下抵抗變形的能力稱為靜剛度。動載荷下抵抗變形的能力稱為動剛度，即引起單位振幅所需的動態力。如果幹擾力變化很慢（即干擾力的頻率遠小於結構的固有頻率），動剛度與靜剛度基本相同。干擾力變化極快（即干擾力的頻率遠大於結構的固有頻率時），結構變形比較小，即動剛度比較大。當干擾力的頻率與結構的固有頻率相近時,有共振現象,此時動剛度最小，即最易變形，其動變形可達靜載變形的幾倍乃至十幾倍。

構件變形常影響構件的工作，例如齒輪軸的過度變形會影響齒輪嚙合狀況，機床變形過大會降低加工精度等。影響剛度的因素是材料的彈性模量和結構形式，改變結構形式對剛度有顯著影響。剛度計算是振動理論和結構穩定性分析的基礎。在質量不變的情況下，剛度大則固有頻率高。靜不定結構的應力分布與各部分的剛度比例有關。在斷裂力學分析中，含裂紋構件的應力強度因子可根據柔度求得。

計算公式

一個結構的剛度（k）是指彈性體抵抗變形拉伸的能力。計算公式：

k=P/δ

P是作用於結構的恆力，δ是由於力而產生的形變。

剛度的國際單位是牛頓每米（N/m）。

轉動剛度

轉動剛度（k）為：k=M/θ

其中，M為施加的力矩，θ為旋轉角度。

轉動剛度的國際單位為牛米每弧度。

轉動剛度還有一個常用的單位為英寸磅每度。

其他的剛度包括：

拉壓剛度（Tension and compressionstiffness）

軸力比軸向線應變（EA)

剪切剛度（shear stiffness）

剪切力比剪切應變(GA)

扭轉剛度（torsional stiffness)

扭矩比扭應變(GI)

彎曲剛度（bending stiffness）

彎矩比曲率（EI）

彈性模量

一般來說，剛度和彈性模量是不一樣的。彈性模量是物質組分的性質；而剛度是結構的性質。也就是說，彈性模量是物質微觀的性質，而剛度是物質宏觀的性質。

材料力學中，彈性模量與相應截面幾何性質的乘積表示為各類剛度，如GI為扭轉剛度，EI為彎曲剛度，EA為拉壓剛度。