強度-剛度--彈性模量區(qū)別

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上強度-剛度-彈性模量區(qū)別強度定義：1、材料、機械零件和構(gòu)件抵抗外力而不失效的能力。強度包括材料強度和結(jié)構(gòu)強度兩方面。強度問題有狹義和廣義兩種涵義。狹義的強度問題指各種和塑性變形過大的問題。廣義的強度問題包括強度、剛度和穩(wěn)定性問題，有時還包括機械振動問題。強度要求是機械設(shè)計的一個基本要求。材料強度指材料在不同影響因素下的各種力學性能指標。影響因素包括材料的化學成分、加工工藝、熱處理制度、應(yīng)力狀態(tài)，載荷性質(zhì)、加載速率、溫度和介質(zhì)等。按照材料的性質(zhì)，材料強度分為脆性材料強度、塑性材料強度和帶裂紋材料的強度。脆性材料強度：鑄鐵等脆性材料受載后比較突然，幾乎沒有塑性變形。脆性材

2、料以其強度極限為計算強度的標準。強度極限有兩種：拉伸試件前承受過的最大名義應(yīng)力稱為材料的抗拉強度極限，壓縮試件的最大名義應(yīng)力稱為抗壓強度極限。塑性材料強度：欽鋼等塑性材料斷裂前有較大的塑性變形，它在卸載后不能消失，也稱。塑性材料以其屈服極限為計算強度的標準。材料的屈服極限是拉伸試件發(fā)生屈服現(xiàn)象（應(yīng)力不變的情況下應(yīng)變不斷增大的現(xiàn)象）時的應(yīng)力。對于沒有屈服現(xiàn)象的塑性材料，取與0。2的塑性變形相對應(yīng)的應(yīng)力為名義屈服極限，用0。2表示。帶裂紋材料的強度：常低于材料的強度極限，計算強度時要考慮材料的斷裂韌性（見分析）。對于同一種材料，采用不同的熱處理制度，則強度越高的斷裂韌性越低。按照載荷的性質(zhì)，材料強

3、度有靜強度、沖擊強度和疲勞強度。材料在荷下的強度，根據(jù)材料的性質(zhì)，分別用屈服極限或強度極限作為計算強度的標準。材料受沖擊載荷時，屈服極限和強度極限都有所提高（見沖擊強度）。材料受循環(huán)應(yīng)力作用時的強度，通常以材料的疲勞極限為計算強度的標準（見疲勞強度設(shè)計）。此外還有接觸強度（見接觸應(yīng)力）。按照環(huán)境條件，材料強度有高溫強度和強度等。高溫強度包括強度和持久強度。當金屬承受外載荷時的溫度高于再結(jié)晶溫度（已滑移晶體能夠回復(fù)到未變形晶體所需要的最低溫度）時，塑性變形后的由于高溫退火而迅速消除，因此在載荷不變的情況下，變形不斷增長，稱為現(xiàn)象，以材料的極限為其計算強度的標準。高溫持續(xù)載荷下的斷裂強度可能低于同

4、一溫度下的材料拉伸強度，以材料的持久極限為其計算強度的標準（見持久強度）。此外，還有受環(huán)境介質(zhì)影響的應(yīng)力斷裂和疲勞等材料強度問題。結(jié)構(gòu)強度指機械零件和構(gòu)件的強度。它涉及力學模型簡化、應(yīng)力分析方法、材料強度、強度準則和安全系數(shù)。按照結(jié)構(gòu)的形狀，機械零件和構(gòu)件的強度問題可簡化為桿、桿系、板、殼、塊和無限大體等力學模型來研究。不同力學模型的強度問題有不同的力學計算方法。材料力學一般研究桿的強度計算。結(jié)構(gòu)力學分析桿系（、等）的內(nèi)力和變形。其他形狀物體屬于彈塑性力學的研究對象。桿是指截面的兩個方向尺寸遠小于長度尺寸的物體，包括受拉的桿、受壓的柱、受彎曲的梁和受扭轉(zhuǎn)的軸。板和殼的特點是厚度遠小于另外兩個方

5、向的尺寸，平的稱為板，曲的稱為殼。要解決結(jié)構(gòu)強度問題，除應(yīng)力分析之外，還要考慮材料強度和強度準則，并研究它們之間的關(guān)系。如循環(huán)應(yīng)力作用下的零件和構(gòu)件的疲勞強度，既與材料的疲勞強度有關(guān)，又與零件和構(gòu)件的尺寸大小、系數(shù)和表面狀態(tài)等因素有關(guān)。當循環(huán)載荷不規(guī)則變化時，還要考慮載荷譜包括載荷順序的影響。復(fù)合應(yīng)力情形要用強度理論。有宏觀裂紋情形要用分析。某些零件往往需要同時考慮幾種強度準則，加以比較，才能確定最可能出現(xiàn)的失效方式。大部分的結(jié)構(gòu)強度問題，通常是先確定結(jié)構(gòu)形式，然后根據(jù)外載荷進行應(yīng)力分析和強度校核。應(yīng)用電子計算機方法以后，優(yōu)化設(shè)計成為現(xiàn)實的問題，可以先提出一些具體的設(shè)計目標（例如要求結(jié)構(gòu)重量最

6、?。缓髮で笞罴训慕Y(jié)構(gòu)形式。2、金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。按外力作用的性質(zhì)不同，主要有屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等，工程常用的是屈服強度和抗拉強度，這兩個強度指標可通過拉伸試驗測出。強度是指零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的的能力。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。強度是機械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。機械零件的強度一般可以分為靜強度、疲勞強度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強度、沖擊強度、高溫和低溫強度、在腐蝕條件下的強度和蠕變、膠合強度等項目。強度的試驗研究是綜合性的研究，主要是通過其應(yīng)力狀態(tài)來研究零部件的受力

7、狀況以及預(yù)測破壞失效的條件和時機。強度是指材料承受外力而不被破壞(不可恢復(fù)的變形也屬被破壞)的能力。根據(jù)受力種類的不同分為以下幾種：(1)抗壓強度-材料承受壓力的能力。(2)抗拉強度-材料承受拉力的能力。(3)抗彎強度-材料對致彎外力的承受能力。(4)-材料承受剪切力的能力。3、強度是在“外力作用下，材料抵抗變形和破壞的能力”。根據(jù)外力的作用方式，有多種強度指標，如抗拉強度、抗彎強度、等。當材料承受拉力時，強度性能指標主要是降伏強度和抗拉強度。注意強度和硬度是本質(zhì)上不同的概念。玻璃等硬而脆的物質(zhì)雖然硬度大（變形與外力之比?。┑珡姸刃。ㄔ跀嗔阎澳艹惺艿目偼饬π。?。對于同系列的金屬，此二者可以有

8、一定的對應(yīng)關(guān)系。強度測量往往需要徹底毀壞材料，而硬度試驗則毀壞較小或不毀壞。所以校定的硬度強度換算關(guān)系被用來由硬度推算強度。金屬材料的強度是金屬材料的在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。工程上常用來表示金屬材料強度的指標有屈服強度和抗拉強度。屈服強度是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應(yīng)力。S=Fs/AOFs-試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時所承受的最大外力(N)AO-試樣原來的截面積(mm2)S-屈服強度(Mpa)抗拉強度是指金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力，用b=FO/AOFO-試樣在斷裂前的最大外力(N)AO-試樣原來的截面積(mm2)b-抗拉強度(Mpa)剛度及定義剛度：受

9、外力作用的材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。材料的剛度由使其產(chǎn)生單位變形所需的外力值來量度。各向同性材料的剛度取決于它的彈性模量E和G(見胡克定律)。結(jié)構(gòu)的剛度除取決于組成材料的彈性模量外，還同其幾何形狀、邊界條件等因素以及外力的作用形式有關(guān)。分析材料和結(jié)構(gòu)的剛度是工程設(shè)計中的一項重要工作。對于一些須嚴格限制變形的結(jié)構(gòu)（如機翼、高精度的裝配件等），須通過剛度分析來控制變形。許多結(jié)構(gòu)（如建筑物、機械等）也要通過控制剛度以防止發(fā)生振動、顫振或失穩(wěn)。另外，如彈簧秤、環(huán)式測力計等，須通過控制其剛度為某一合理值以確保其特定功能。在結(jié)構(gòu)力學的位移法分析中，為確定結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力，通常也要分析其各部分的剛度。

10、剛度是指零件在載荷作用下抵抗的能力。零件的剛度（或稱剛性）常用單位變形所需的力或力矩來表示，剛度的大小取決于零件的幾何形狀和材料種類（即材料的彈性模量）。剛度要求對于某些量超過一定數(shù)值后，會影響機器工作質(zhì)量的零件尤為重要，如機床的主軸、導(dǎo)軌、絲杠等。工藝系統(tǒng)的剛度1基本概念剛度的一般概念是指物體或系統(tǒng)抵抗變形的能力。用加到物體的作用力與沿此作用力方向上產(chǎn)生的變形量的比值表示。切削加工過程中，在各種外力作用下，工藝系統(tǒng)各部分將在各個受力方向產(chǎn)生相應(yīng)變形。對于工藝系統(tǒng)受力變形，主要研究誤差敏感方向上的變形量。因此，工藝系統(tǒng)剛度定義為：作用于工件加工表面法線方向上的切削力與刀具在切削力作用下相對于工

11、件在法線方向位移的比值工藝系統(tǒng)剛度定義中，力和變形是在靜態(tài)下測定的，為工藝系統(tǒng)靜剛度；變形量是由總切削力作用的綜合結(jié)果，當引起Y方向位移超出引起的位移時，總位移與Y方向相反，呈負值，此時刀架處于負剛度狀態(tài)。負剛度使刀尖扎入工件表面（扎刀），還會使工件產(chǎn)生振動，應(yīng)盡量避免。2.工藝系統(tǒng)剛度的計算工藝系統(tǒng)的總變形量應(yīng)是各個組成環(huán)節(jié)在同一處的法向變形的疊加已知工藝系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)的剛度，即可求得工藝系統(tǒng)剛度。對于工件和刀具，一般說來都是一些簡單構(gòu)件，可用材料力學公式近似計算，如車刀的剛度可以按懸臂梁計算，用三爪卡盤夾持工件，工件的剛度可以按懸臂梁計算，用頂尖加工細長軸，工件的剛度可以按簡支梁計算等；對

12、于機床和夾具，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通常用實驗法測定其剛度。強度與剛度的區(qū)別從工程力學的角度上講：強度是指某種材料抵抗破壞的能力，即材料破壞時所需要的應(yīng)力。一般只是針對材料而言的。它的大小與材料本身的性質(zhì)及受力形式有關(guān)。如某種材料的抗拉強度、是指這種材料在單位面積上能承受的最大拉力、剪力，與材料的形狀無關(guān)。剛度指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，即引起單位變形時所需要的應(yīng)力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)。不同類型的剛度其表達式也是不同的，如截面剛度是指截面抵抗變形的能力，表達式為材料彈性模量或和相應(yīng)的截面慣性矩或截面面積的乘積。其中截面拉伸

13、（壓縮）剛度的表達式為材料彈性模量和截面面積的乘積；截面彎曲剛度為材料彈性模量和截面慣性矩的乘積等等。構(gòu)件剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力，其表達式為施加于構(gòu)件上的作用所引起的內(nèi)力與其相應(yīng)的構(gòu)件變形的比值。其中構(gòu)件抗彎剛度其表達式為施加在受彎構(gòu)件上的彎矩與其引起變形的曲率變化量的比值；構(gòu)件抗剪剛度為施加在受剪構(gòu)件上的剪力與其引起變形的正交夾角變化量的比值。而結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度則指結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向變形的能力，為施加于結(jié)構(gòu)上的水平力與其引起的水平位移的比值等等。當然，也可以將材料的彈性模量或變形模量理解為材料的剛度。強度：其法定單位是：牛/平方毫米（N/mm2），即金屬單位面積上所能承受的力的大小。指金屬材料抵抗

14、外力破壞作用的能力?？煞譃椋嚎估瓘姸取⒖箟簭姸?、抗彎強度、抗剪強度。剛度：即硬度，指材料抵抗硬的物體壓入自己表面的能力。其按測定方法不同可用洛氏（HR）硬度、表面洛氏（HR）硬度、維氏（HV）硬度、布氏（HB）硬度來衡量其大小，但均沒單位。硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標，它既可理解為是材料抵抗、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗和反破壞的能力。硬度不是一個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。硬度試驗根據(jù)其測試方法的不同可分為靜壓法(如、洛氏硬度、維氏硬度等)、劃痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。強度是指

15、零件承受載荷后抵抗發(fā)生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力(即抵抗失效能力)的重要指標。強度是機械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。機械零件的強度一般可以分為靜強度、疲勞強度(彎曲疲勞和接觸疲勞等)、斷裂強度、沖擊強度、高溫和低溫強度、在腐蝕條件下的強度和蠕變、膠合強度等項。強度的試驗研究是綜合性的研究，主要是通過其應(yīng)力狀態(tài)來研究零部件的受力狀況以及預(yù)測破壞失效的條件和時機。剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。零件的剛度(或稱剛性)常用單位變形所需的力或力矩來表示，剛度的大小取決于零件的幾何形狀和材料種類(即材料的彈性模量)。剛度要求對于某些彈性變形量超過

16、一定數(shù)值后，會影響機器工作質(zhì)量的零件尤為重要，如機床的主軸、導(dǎo)軌、絲杠等。強度是抵抗塑性變形的能力，剛度是表示材料發(fā)生彈性變形的難易程度楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度“模量”可以理解為是一種標準量或指標。材料的“模量”一般前面要加說明語，如彈性模量、壓縮模量、剪切模量、截面模量等。這些都是與變形有關(guān)的一種指標。楊氏模量(Young's Modulus)：楊氏模量就是彈性模量,這是材料力學里的一個概念。對于線彈性材料有公式(正應(yīng)力)E(正應(yīng)變)成立，式中為正應(yīng)力，為正應(yīng)變，E為彈性模量，是與材料有關(guān)的常數(shù)，與材料本身的性質(zhì)有關(guān)。楊（ThomasYoung1773182

17、9）在材料力學方面，研究了剪形變，認為剪應(yīng)力是一種彈性形變。1807年，提出彈性模量的定義，為此后人稱彈性模量為楊氏模量。鋼的楊氏模量大約為2×1011N·m-2，銅的是1.1×1011N·m-2。彈性模量（Elastic Modulus）E：彈性模量E是指材料在彈性變形范圍內(nèi)(即在比例極限內(nèi))，作用于材料上的縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)。也常指材料所受應(yīng)力如拉伸，壓縮，彎曲，扭曲，剪切等）與材料產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變之比。彈性模量是表征晶體中原子間結(jié)合力強弱的物理量，故是組織結(jié)構(gòu)不敏感參數(shù)。在工程上，彈性模量則是材料剛度的度量，是物體變形難易程度的表征。彈性模

18、量E在比例極限內(nèi)，應(yīng)力與材料相應(yīng)的應(yīng)變之比。對于有些材料在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力-應(yīng)變曲線不符合直線關(guān)系的，則可根據(jù)需要可以取切線彈性模量、割線彈性模量等人為定義的辦法來代替它的彈性模量值。根據(jù)不同的受力情況，分別有相應(yīng)的拉伸彈性模量modulus of elasticity for tension(楊氏模量)、剪切彈性模量shear modulus of elasticity(剛性模量)、體積彈性模量、壓縮彈性模量等。剪切模量G(Shear Modulus)：剪切模量是指剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變之比。剪切模數(shù)G=剪切彈性模量G=切變彈性模量G楊氏模量、彈性模量、剪切模量、體積模量、強度、剛度切變彈性模量G

19、，材料的基本物理特性參數(shù)之一，與楊氏(壓縮、拉伸)彈性模量E、泊桑比并列為材料的三項基本物理特性參數(shù)，在材料力學、彈性力學中有廣泛的應(yīng)用。其定義為：G=/，其中G(Mpa)為切變彈性模量；為剪切應(yīng)力(Mpa)；為剪切應(yīng)變(弧度)。體積模量K(Bulk Modulus)：體積模量可描述均質(zhì)各向同性固體的彈性，可表示為單位面積的力，表示不可壓縮性。公式如下KE/(3×(1-2×v),其中E為彈性模量，v為泊松比。具體可參考大學里的任一本彈性力學書。性質(zhì)：物體在p0的壓力下體積為V0；若壓力增加(p0p0+dP)，則體積減小為(V0-dV)。則K=(p0+dP)/(V0-dV)被

20、稱為該物體的體積模量(modulusofvolumeelasticity)。如在彈性范圍內(nèi)，則專稱為體積彈性模量。體積模量是一個比較穩(wěn)定的材料常數(shù)。因為在各向均壓下材料的體積總是變小的，故K值永為正值，單位MPa。體積模量的倒數(shù)稱為體積柔量。體積模量和拉伸模量、泊松比之間有關(guān)系：E=3K(1-2)。壓縮模量（CompressionModulus）：壓縮模量指壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比。儲能模量E'：儲能模量E'實質(zhì)為楊氏模量，表述材料存儲彈性變形能量的能力。儲能模量表征的是材料變形后回彈的指標。儲能模量E'是指粘彈性材料在交變應(yīng)力作用下一個周期內(nèi)儲存能量的能力，通常指彈性；耗

21、能模量E''：耗能模量E''是模量中應(yīng)力與變形異步的組元；表征材料耗散變形能量的能力,體現(xiàn)了材料的粘性本質(zhì)。耗能模量E''指的是在一個變化周期內(nèi)所消耗能量的能力。通常指粘性切線模量（TangentModulus）：切線模量就是塑性階段，屈服極限和強度極限之間的曲線斜率。是應(yīng)力應(yīng)變曲線上應(yīng)力對應(yīng)變的一階導(dǎo)數(shù)。其大小與應(yīng)力水平有關(guān)，并非一定值。切線模量一般用于增量有限元計算。切線模量和屈服應(yīng)力的單位都是N/m2截面模量：截面模量是構(gòu)件截面的一個力學特性。是表示構(gòu)件截面抵抗某種變形能力的指標，如抗彎截面模量、抗扭截面模量等。它只與截面的形狀及中和軸的位

22、置有關(guān)，而與材料本身的性質(zhì)無關(guān)。在有些書上，截面模量又稱為截面系數(shù)或截面抵抗矩等。強度：強度是指某種材料抵抗破壞的能力，即材料抵抗變形(彈性塑性)和斷列的能力(應(yīng)力)。一般只是針對材料而言的。它的大小與材料本身的性質(zhì)及受力形式有關(guān)?？煞譃椋呵姸?、抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。如某種材料的抗拉強度、抗剪強度是指這種材料在單位面積上能承受的最大拉力、剪力，與材料的形狀無關(guān)。例如拉伸強度和拉伸模量的比較：他們的單位都是MPa或GPa。拉伸強度是指材料在拉伸過程中最大可以承受的應(yīng)力，而拉伸模量是指材料在拉伸時的彈性。對于鋼材，例如45號鋼，拉伸模量在100MPa的量級，一般有20050

23、0MPa，而拉伸模量在100GPa量級，一般是180210Gpa。剛度：剛度(即硬度)指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標，主要指引起單位變形時所需要的應(yīng)力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)。剛度越高，物體表現(xiàn)的越“硬”。對不同的東西來說，剛度的表示方法不同，比如靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、環(huán)剛度等。一般來說，剛度的單位是牛頓/米，或者牛頓/毫米，表示產(chǎn)生單位長度形變所需要施加的力。法向剛度、剪切剛度的單位同樣是N/m或N/mm，差別在于力的方向不同一般用彈性模量的大小E來表示。而E的大小一般僅與原子間作用力

24、有關(guān)，與組織狀態(tài)關(guān)系不大。通常鋼和鑄鐵的彈性模量差別很小，即它們的剛性幾乎一樣，但它們的強度差別卻很大。“彈性模量”是描述物質(zhì)彈性的一個物理量，是一個總稱，包括“楊氏模量”、“剪切模量”、“體積模量”等。所以，“彈性模量”和“體積模量”是包含關(guān)系。一般地講，對彈性體施加一個外界作用（稱為“應(yīng)力”）后，彈性體會發(fā)生形狀的改變（稱為“應(yīng)變”），“彈性模量”的一般定義是：應(yīng)力除以應(yīng)變。例如：線應(yīng)變對一根細桿施加一個拉力F，這個拉力除以桿的截面積S，稱為“線應(yīng)力”，桿的伸長量dL除以原長L，稱為“線應(yīng)變”。線應(yīng)力除以線應(yīng)變就等于楊氏模量E：F/S=E(dL/L) 剪切應(yīng)變對一塊彈性體施加一個側(cè)向的力f（通常是摩擦力），彈性體會由方形變成菱形，這個形變的角度a稱為“剪切應(yīng)變”，相應(yīng)的力f除以受力面積S稱為“剪切應(yīng)力”。剪切應(yīng)力除以剪切應(yīng)變就等于剪切模量G：f/S=G*a體積應(yīng)變對彈性體施加一個整體的壓強p，這個壓強稱為“體積應(yīng)力”，彈性體的體積減少量(-dV)除以原來的體積V稱為“體積應(yīng)變”，體積應(yīng)力除以體積應(yīng)變就等于體積模量：p=K(-