2015-08-03 16:52:42

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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。

基本信息

  • 中文名

    刚度

  • 外文名

    Stiffness  

  • 类 型

    概念

  • 类 别

    物理名词

折叠 编辑本段 ​基本公式

k=P/δ

其中 k表示刚度, P表示施力,δ表示变形量(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/米。一般应用于胡克定律作系统的振动分析。

折叠 编辑本段 转动刚度

(Rotational stiffness)

转动刚度(k)为:k=M/θ

其中,M为施加的力矩,θ为旋转角度。

转动刚度的国家单位为牛米每弧度。

转动刚度的还有一个常用的单位为英寸磅每度。刚度刚度

其他的刚度包括:

拉压刚度(Tension and compressionstiffness)

轴力比轴向线应变(EA)

剪切刚度(shear stiffness)

剪切力比剪切应变(GA)

扭转刚度(torsional stiffness)

扭矩比扭应变(GI)

弯曲刚度(bending stiffness)

弯矩比曲率(EI)

折叠 编辑本段 其他资料

折叠 小位移和大位移

计算刚度的理论分为小位移理论和大位移理论。大位移理论根据结构受力后的变形位置建立平衡方程,得到的结果精确,但计算比较复杂。小位移理论在建立平衡方程时暂时先假定结构是不变形的,由此从外载荷求得结构内力以后,再考虑变形计算问题。大部分机械设计都采用小位移理论。例如,在梁的弯曲变形计算中,因为实际变形很小,一般忽略曲率式中的挠度的一阶导数,而用挠度的二阶导数近似表达梁轴线的曲率。这样做的目的是将微分方程线性化,以大大简化求解过程;而当有几个载荷同时作用时,可分别计算每个载荷引起的弯曲变形后再叠加。刚度刚度

折叠 静刚度和动刚度

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。

构件变形常影响构件的工作,例如齿轮轴的过度变形会影响齿轮啮合状况,机床变形过大会降低加工精度等。影响刚度的因素是材料的弹性模量和结构形式,改变结构形式对刚度有显著影响。刚度计算是振动理论和结构稳定性分析的基础。在质量不变的情况下,刚度大则固有频率高。静不定结构的应力分布与各部分的刚度比例有关。在断裂力学分析中,含裂纹构件的应力强度因子可根据柔度求得。

折叠 与弹性模量的关系

一般来说,刚度和弹性模量是不一样的。弹性模量是物质组分的性质;而刚度是固体的性质。也就是说,弹性模量是物质微观的性质,而刚度是物质宏观的性质。

材料力学中,弹性模量与横梁截面转动惯量的乘积表示为各类刚度,如GI为抗扭刚度,EI为抗弯刚度。

折叠 编辑本段 弹性模量

一般来说,刚度和弹性模量是不一样的。弹性模量是物质组分的性质;而刚度是结构的性质。也就是说,弹性模量是物质微观的性质,而刚度是物质宏观的性质。

材料力学中,弹性模量与相应截面几何性质的乘积表示为各类刚度,如GI为扭转刚度,EI为弯曲刚度,EA为拉压刚度。

折叠 工程力学、工程结构、建筑材料

▪工程力学▪固体力学▪材料力学▪刚体▪弹性体
▪约束▪力系▪力矩▪力偶▪摩擦
▪功▪功率▪动能▪势能▪冲量
▪动量▪变形▪动量矩▪位移▪挠度
▪拉伸▪压缩▪剪切▪弯曲▪扭转
▪内力▪应力▪主应力▪莫尔圆▪应变
▪强度▪刚度▪劲度▪硬度▪弹性模量
▪剪切模量▪泊松比▪冲击韧度▪截面模量▪截面面积矩
▪转动惯量▪截面回转半径▪惯性半径▪应力集中▪接触应力





折叠 其他科技名词

  • 参考资料

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