
[rigidity,stiffness,inflexibility] 机件或结构物在受载时抵抗变形的能力
工程上指机械、构件等在受到外力时抵抗变形的能力。
刚度是物理学和工程学中的核心概念,指材料或结构在受力时抵抗弹性形变的能力。其本质是物体弹性变形难易程度的量化指标,数值越大表示物体越不易发生弹性变形。以下从汉语词典及专业术语角度分层阐释:
根据《现代汉语词典》(第7版)的释义:
刚度(gāngdù):名词。
工程结构中指构件或材料抵抗弹性变形的能力。刚度越大,在受力时发生的形变越小。
来源:中国社会科学院语言研究所词典编辑室. 现代汉语词典(第7版)[M]. 北京:商务印书馆, 2016. ISBN 978-7-100-12450-8.
在权威学术文献中,刚度进一步细分为三类:
来源:全国科学技术名词审定委员会. 物理学名词(第二版)[M]. 北京:科学出版社, 2019. ISBN 978-7-03-060339-0.
刚度是机械设计、土木工程和航空航天领域的核心参数,直接影响结构的稳定性与安全性。例如:
来源:国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010(现行版本为GB 50011-2016)。
来源:材料力学权威教材《材料力学》(刘鸿文主编,高等教育出版社)第5章弹性变形分析。
刚度作为衡量弹性变形抵抗力的关键指标,其严谨定义需结合词典基础释义与工程学科扩展,并通过抗拉、抗弯、抗扭等具体形式应用于实际结构设计,是保障工程安全的核心参数之一。
刚度是工程力学和材料科学中的重要概念,指物体或结构抵抗弹性变形的能力。其核心含义可分解为以下五个方面:
物理本质
刚度反映材料或构件在受力时维持原有形状的能力。例如弹簧刚度k=F/x($k=frac{F}{x}$),描述单位变形所需的外力。
分类体系
工程应用维度
在机械设计中体现为轴系刚度要求,建筑工程中表现为高层建筑抗侧移刚度,航空航天领域涉及机翼颤振抑制刚度。
关键区分概念
与强度(抗破坏能力)、稳定性(抗失稳能力)构成力学三要素。刚度关注变形量控制,强度侧重承载极限。
量化表达式
典型结构刚度公式:
$$
begin{aligned}
text{拉压刚度} & : K=EA/L
text{扭转刚度} & : K=GJ/L
end{aligned}
$$
(E、G为弹性模量,A/J为截面特性,L为长度)
该概念贯穿于从微型机械元件到超大型桥梁的设计标准,是保证结构安全性和功能性的核心参数。实际应用中需结合具体工况进行动态刚度、等效刚度等衍生计算。
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