Stiffneess 剛度

1、剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料或結(jié)構(gòu)彈性變形難易程度的表征。材料的剛度通常用彈性模量E來(lái)衡量。在宏觀彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱(chēng)為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動(dòng)剛度中文名剛度外文名Stiffness類(lèi)型概念類(lèi)別物理名詞解釋受力時(shí)抵抗彈性變形的能力介紹剛度是使物體產(chǎn)生單位變形所需的外力值。剛度與物體的材料性質(zhì)、幾何形狀、邊界支持情況以及外力作用形式有關(guān)。材料的彈性模量和剪切模量（見(jiàn)材料的力學(xué)性能）越大，則剛度越大。細(xì)桿和薄板在受側(cè)向外力作用時(shí)剛度很小，但細(xì)桿和薄板如果組合得當(dāng)，邊界支持合理，使桿只承受軸

2、向力，板只承受平面內(nèi)的力，則它們也能具有較大的剛度。在自然界，動(dòng)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(jī)械、橋梁、建筑物、飛行器和艦船就因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)剛度不夠而出現(xiàn)失穩(wěn)，或在流場(chǎng)中發(fā)生顫振等災(zāi)難性事故。因此在設(shè)計(jì)中，必須按規(guī)范要求確保結(jié)構(gòu)有足夠的剛度。但對(duì)剛度的要求不是絕對(duì)的，例如，彈簧秤中彈簧的剛度就取決于被稱(chēng)物體的重量范圍，而纜繩則要求在保證足夠強(qiáng)度的基礎(chǔ)上適當(dāng)減小剛度。研究剛度的重要意義還在于，通過(guò)分析物體各部分的剛度，可以確定物體內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變分布，這也是固體力學(xué)的基本研究方法之一。結(jié)構(gòu)的靜剛度與動(dòng)剛度靜載荷下抵抗變形的能力稱(chēng)為靜剛度。動(dòng)載荷下抵抗變形的能力稱(chēng)為動(dòng)剛度，即引

3、起單位振幅所需的動(dòng)態(tài)力。如果干擾力變化很慢（即干擾力的頻率遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)的固有頻率），動(dòng)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(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的固有頻率時(shí))，結(jié)構(gòu)變形比較小,即動(dòng)剛度比較大。當(dāng)干擾力的頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率相近時(shí)，有共振現(xiàn)象，此時(shí)動(dòng)剛度最小，即最易變形，其動(dòng)變形可達(dá)靜載變形的幾倍乃至十幾倍。構(gòu)件變形常影響構(gòu)件的工作，例如齒輪軸的過(guò)度變形會(huì)影響齒輪嚙合狀況，機(jī)床變形過(guò)大會(huì)降低加工精度等。影響剛度的因素是材料的彈性模量和結(jié)構(gòu)形式，改變結(jié)構(gòu)形式對(duì)剛度有顯著影響。剛度計(jì)算是振動(dòng)理論和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)。在質(zhì)量不變的情況下，剛度大則固有頻率高。靜不定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布與各部分的剛度比例有

4、關(guān)。在斷裂力學(xué)分析中，含裂紋構(gòu)件的應(yīng)力強(qiáng)度因子可根據(jù)柔度求得。結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算公式一個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度(k)是指彈性體抵抗變形拉伸的能力。計(jì)算公式：k=P/6P是作用于結(jié)構(gòu)的恒力，是由于力而產(chǎn)生的形變剛度的國(guó)際單位是牛頓每米(N/m)。轉(zhuǎn)動(dòng)剛度(Rotationalstiffness)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度(k)為：k=M/0其中，M為施加的力矩，0為旋轉(zhuǎn)角度。轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的國(guó)際單位為牛米每弧度。轉(zhuǎn)動(dòng)剛度還有一個(gè)常用的單位為英寸磅每度。其他的剛度包括：拉壓剛度(Tensionandcompressionstiffness)軸力比軸向線應(yīng)變(EA)剪切剛度(shearstiffness)剪切力比剪切應(yīng)變(GA)扭轉(zhuǎn)剛度(torsionalstiffness)扭矩比扭應(yīng)變(Gl)彎曲剛度(bendingstiffness)彎矩比曲率(EI)彈性模量一般來(lái)說(shuō)，剛度和彈性模量是不一樣的。彈性模量是物質(zhì)組分的性質(zhì)；而剛度是結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。也就是說(shuō)，彈性模量是物質(zhì)微觀的性