强度和刚度[0]

强度和刚度[0]

  • 刚度

刚度材料力学中的名词,定义为施与所产生变形量的比值,表示材料或结构抵抗变形的能力。公式记为

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,刚度的单位为牛顿/米。一般应用于虎克定律作系统的振动分析。

  • 强度

极限抗拉强度是在外力作用下,材料抵抗破坏的能力[1],也可翻译为极限拉伸强度,简称强度

根据外力的作用方式,有多种强度指标,如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。当材料承受拉力时,强度性能指标主要是屈服强度和抗拉强度。

注意强度和硬度是本质上不同的概念。玻璃等硬而脆的物质虽然硬度大(变形与外力之比小)但强度小(在断裂之前能承受的总外力小)。对于同系列的金属,此二者可以有一定的对应关系。强度测量往往需要彻底毁坏材料,而硬度试验则毁坏较小或不毁坏。所以校定的硬度强度换算关系被用来由硬度推算强度。

  • 剪切强度

剪切强度(Shear strength)是工程学名词,是一个描述物质对抗剪切力强度的专有名词,也就是物质在承受剪切力时会出现降伏或是结构失效时的剪切力强度。剪切力是二个彼此平行,方向相反的力,当用剪刀剪纸张时,纸张就是因为剪切力而剪开。

在结构工程及机械工程中,设计许多零件或是结构的尺寸时,需要考虑材料的剪切强度,例如浅基础螺丝都是要考虑剪切强度的零件。若是钢筋混凝土梁,会用肋筋(Stirrups)来增强梁的剪切强度。

剪应力 τ 的计算方式如下

一般而言,:延性材料(例如铝)会因为剪切力而失效,而脆性材料(例如铸铁)会因为伸张力而失效,细节可参考极限抗拉强度。

参考资料:

  1. https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%89%9B%E5%BA%A6
  2. https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%89%AA%E5%88%87%E5%BC%BA%E5%BA%A6
  3. https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%89%9B%E5%BA%A6
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