
[rigidity,stiffness,inflexibility] 機件或結構物在受載時抵抗變形的能力
工程上指機械、構件等在受到外力時抵抗變形的能力。
剛度是物理學和工程學中的核心概念,指材料或結構在受力時抵抗彈性形變的能力。其本質是物體彈性變形難易程度的量化指标,數值越大表示物體越不易發生彈性變形。以下從漢語詞典及專業術語角度分層闡釋:
根據《現代漢語詞典》(第7版)的釋義:
剛度(gāngdù):名詞。
工程結構中指構件或材料抵抗彈性變形的能力。剛度越大,在受力時發生的形變越小。
來源:中國社會科學院語言研究所詞典編輯室. 現代漢語詞典(第7版)[M]. 北京:商務印書館, 2016. ISBN 978-7-100-12450-8.
在權威學術文獻中,剛度進一步細分為三類:
來源:全國科學技術名詞審定委員會. 物理學名詞(第二版)[M]. 北京:科學出版社, 2019. ISBN 978-7-03-060339-0.
剛度是機械設計、土木工程和航空航天領域的核心參數,直接影響結構的穩定性與安全性。例如:
來源:國家标準《建築抗震設計規範》GB 50011-2010(現行版本為GB 50011-2016)。
來源:材料力學權威教材《材料力學》(劉鴻文主編,高等教育出版社)第5章彈性變形分析。
剛度作為衡量彈性變形抵抗力的關鍵指标,其嚴謹定義需結合詞典基礎釋義與工程學科擴展,并通過抗拉、抗彎、抗扭等具體形式應用于實際結構設計,是保障工程安全的核心參數之一。
剛度是工程力學和材料科學中的重要概念,指物體或結構抵抗彈性變形的能力。其核心含義可分解為以下五個方面:
物理本質
剛度反映材料或構件在受力時維持原有形狀的能力。例如彈簧剛度k=F/x($k=frac{F}{x}$),描述單位變形所需的外力。
分類體系
工程應用維度
在機械設計中體現為軸系剛度要求,建築工程中表現為高層建築抗側移剛度,航空航天領域涉及機翼顫振抑制剛度。
關鍵區分概念
與強度(抗破壞能力)、穩定性(抗失穩能力)構成力學三要素。剛度關注變形量控制,強度側重承載極限。
量化表達式
典型結構剛度公式:
$$
begin{aligned}
text{拉壓剛度} & : K=EA/L
text{扭轉剛度} & : K=GJ/L
end{aligned}
$$
(E、G為彈性模量,A/J為截面特性,L為長度)
該概念貫穿于從微型機械元件到超大型橋梁的設計标準,是保證結構安全性和功能性的核心參數。實際應用中需結合具體工況進行動态剛度、等效剛度等衍生計算。
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