刚度的单位是什么

刚度的单位是什么,第1张

刚度的国际单位是牛顿每米(N/m)。

一个结构的刚度(k)是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。计算公式:k=P/δ

其中,P是作用于结构的恒力,δ是由于力而产生的形变(位移)。

刚度是指物体在外力作用下抵抗变形的能力,刚度越高,物体表现的越“硬”。对不同的东西来说,刚度的表示方法不同,比如静态刚度、动态刚度、环刚度等。一般来说,刚度的单位是牛顿/米,或者牛顿/毫米,表示产生单位长度形变所需要施加的力。

扩展资料:

在机械设备中,有些构件、零件,不仅需要满足强度要求,还要满足刚度要求。例如,机床的主轴,在机加工过程中,必须有足够的刚度,受力变形量要小到保证加工零件的精度要求,才符合作业需求。

研究刚度的重要意义还在于,通过分析物体各部分的刚度,可以确定物体内部的应力和应变分布,这也是固体力学的基本研究方法之一。

刚度的倒数称为柔度,即单位力引起的位移。柔度大变形就大,构件的稳定性就差。

参考资料:

——刚度

和强度无关。

和刚度有关,例如,拉伸和压缩刚度为EA,其中E为弹性模量,A为截面面积。弯曲刚度为EI,其中E为弹性模量,I为截面惯性矩

刚度和变形有关,如梁的横截面位移,转角等。压杆失稳,就是轴向荷载作用下引起的横向变形破坏也与刚度,也就是与弹性模量有关。

从上述拉压刚度和弯曲刚度可看出,弹性模量大的材料刚度也大,抵抗荷载作用下的变形能力也强。

材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。

“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。

一般地讲,对弹性体施加一个外界作用(称为“应力”)后,弹性体会发生形状的改变(称为“应变”),“弹性模量”的一般定义是:应力除以应变。例如:

线应变:对一根细杆施加一个拉力F,这个拉力除以杆的截面积S,称为“线应力”,杆的伸长量dL 除以原长L,称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=(F/S)/(dL/L)。

剪切应变:对一块弹性体施加一个侧向的力f(通常是摩擦力),弹性体会由方形变成菱形,这个形变的角度a 称为“剪切应变”,相应的力f  除以受力面积S 称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=(f/S)/a。

体积应变:对弹性体施加一个整体的压强p,这个压强称为“体积应力”,弹性体的体积减少量 (-dV ) 除以原来的体积V 称为“体积应变”,体积应力除以体积应变就等于体积模量:K=P/(-dV/V )。在不易引起混淆时,一般金属材料的弹性模量就是指杨氏模量,即正弹性模量。单位:E(弹性模量)吉帕 (GPa)。

2

影响因素

弹性模量是工程材料重要的性能参数,从宏观角度来说,弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度,从微观角度来说,则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。

凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等,金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。

但是总体来说,金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标,合金化、热处理(纤维组织)、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小,温度、加载速率等外在因素对其影响也不大,所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。

3

意义

弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。

弹性模量E 是指材料在外力作用下,产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标,相当于普通弹簧中的刚度。

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