材料的强度和刚度是什么

有些同学对材料的刚度、强度、硬度没有深刻的区别和理解。在本文中，我们将讨论材料的静态力学性能，从刚度、强度、硬度和塑性四个方面进行讨论:

硬度:(硬度):

刚度是指材料抵抗弹性变形的能力，用弹性模量或杨氏模量来表征。材料的刚度越大，杨氏模量越大。它的公式是:

常见材料的杨氏模量如下:

从左至右，金属、高分子材料(包括塑料、橡胶等。)、陶瓷材料和复合材料(玻璃纤维增强复合材料GFRP、碳钎焊纤维增强复合材料CFRP、木质聚合物板胶合板等。)如上图所示。

实力(实力):

是材料抵抗损伤的能力，更具体地说，是材料在静态作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度与材料的应力密切相关。工程材料的强度一般分为两种，一种是抗拉强度，一种是屈服强度。

首先，屈服强度由以下公式表示:

其中Fs代表屈服时材料上的载荷或力，S0代表材料的原始横截面积。单位和压强的单位完全一样，都是Pa，Mpa或者Gpa，这里就不赘述了。值得注意的是，我们在研究实力的时候，一般会切一段来分析。

其次，抗拉强度(这里不讨论抗压强度)的公式为:

其中Fb表示材料在破坏时(具体地说，是拉伸试验的材料断裂时)所受到的载荷或力，S0表示材料的原始横截面积。单位和压强的单位完全一样，都是Pa，Mpa或者Gpa，这里就不赘述了。

可塑性(可塑性):

是塑性材料产生塑性变形而不被破坏的能力，主要以伸长率和面积收缩率两个物理量来表征，其公式为:

伸长率:

其中L1是材料被扯下之前的标距(校准长度)，L0是材料的原始标距(校准长度)，显然单位是1，或者没有单位。

截面收缩率:

其中，S1是断裂前材料的横截面积，S0是材料的原始横截面积。很明显，单位还是1，或者没有单位。

如下图所示，材料拉伸实验中一般有两种断裂形式，一种是塑性断裂，如下图所示，说明这种材料具有良好的塑性。这种材料也可以称为塑料材料。

另一种是脆性断裂。如下图所示，我们可以清楚地看到，这里的面积收缩率几乎为零。我们称这种材料为脆性材料。

值得一提的是，脆性材料和塑性材料的应力应变曲线不同。下面是不同材料的应力应变曲线。我们可以看到脆性材料没有屈服阶段。

硬度:(硬度)

硬度是衡量材料硬度的一个指标。这意味着材料在表面的局部体积中抵抗变形，特别是塑性变形、划痕或压痕的能力称为硬度。

测量硬度的方法有三种，即:压痕法、回调法和压痕法。

还有三种常见的硬度表示法:布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

最后，我们来区分一下硬度、劲度和强度。中有时在生活中当我们口头上谈论某物的硬度时我们实际上应该讨论它的硬度或强度。在实际工程问题中，硬度主要是指表面硬度。强度与失效或断裂有关，而刚度与变形有关。

在下一篇文章中，我们将详细介绍常见材料的硬度以及它们之间的相互转化。

这篇文章写完了。