强度刚度定义 强度、刚度、硬度的定义和区别

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1 定义

强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力，或材料抵抗破坏的能力。

刚度——金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

硬度——金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

2 强度 （Strength）

按外力作用的性质不同，强度主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出，其单位为Pa。

常用的强度性能指标有拉伸强度和屈服强度（或屈服点）。铸铁、无机材料没有屈服现象，故只用拉伸强度来衡量其强度性能。高分子材料也采用拉伸强度。

承受弯曲载荷、压缩载荷或扭转载荷时则应分别以材料的弯曲强度、压缩强度及剪切强度来表示材料的强度性能。

实验方法：

拉伸实验——拉伸强度、屈服强度、抗拉强度

三点弯曲实验——抗弯强度

压缩实验——抗压强度

2.1 抗拉、抗压和抗剪强度

抗压强度-tensile strength、抗压强度-compression strength、抗剪强度- Shear strength。

抗压、抗拉、抗剪强度的计算式为：

σ=F/A

其中：

σ = 材料强度，Pa或者N/m2；

F = 材料破坏时的最大荷载，N；

A = 试件的受力面积，m2。

3 硬度 （Hardness）

硬度指“固体材料抗拒永久形变的特性”。材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。一般硬度越高，耐磨性越好。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。

三种主要的硬度定义方式包括：

刻划硬度（Scratch hardness）

压入硬度（Indentation hardness）

回弹硬度（Rebound hardness，动态硬度dynamic hardness，或绝对硬度）

注意：各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。

4 刚度 （Stiffness）

刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的了或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。