剛度
其中 表示剛度, 表示施力, 表示變形量(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,刚度的单位为牛頓/米。一般應用於虎克定律作系統的振動分析。
刚度是材料力学中的名詞,定义为施力与所產生變形量的比值,表示材料或结构抵抗变形的能力。公式記為
与弹性的关系
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
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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