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刚度的意思、刚度的详细解释

关键字:

刚度的解释

[rigidity,stiffness,inflexibility] 机件或结构物在受载时抵抗变形的能力

详细解释

工程上指机械、构件等在受到外力时抵抗变形的能力。

词语分解

专业解析

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:


一、汉语词典定义

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.


二、专业术语扩展

在权威学术文献中,刚度进一步细分为三类:

  1. 抗拉/压刚度:轴向力作用下抵抗长度变化的能力,计算公式为 ( k = frac{EA}{L} )(( E ) 为弹性模量,( A ) 为截面积,( L ) 为长度)。
  2. 抗弯刚度:弯矩作用下抵抗弯曲变形的能力,如梁的弯曲刚度 ( EI )(( E ) 为弹性模量,( I ) 为截面惯性矩)。
  3. 抗扭刚度:扭矩作用下抵抗扭转的能力,表达式为 ( GJ )(( G ) 为剪切模量,( J ) 为扭转常数)。

    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.


三、工程应用中的核心地位

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:


四、与相关概念的区分


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。

网络扩展解释

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:

  1. 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。

  2. 分类体系

  1. 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。

  2. 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。

  3. 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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