强度、刚度以及弹性模量的概念

一、强度

强度是指某种材料抵抗破坏的能力，即材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂。一般只是针对材料而言的，它的大小与材料本身的性质及受力形式有关。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等，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。
1）抗压强度：材料承受压力的能力；
2）抗拉强度：材料承受拉力的能力；
3）抗弯强度：材料对致弯外力的承受能力；
4）抗剪强度：材料承受剪切力的能力。

强度衡量的是零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力，即零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

二、刚度

刚度(即硬度)指某种构件或结构抵抗变形的能力，是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，主要指引起单位变形时所需要的应力，一般是针对构件或结构而言的。它的大小不仅与材料本身的性质有关，而且与构件或结构的截面和形状有关。 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。 法向刚度、剪切刚度的单位同样是N/m或N/mm，差别在于力的方向不同。一般用弹性模量的大小E来表示，而E的大小一般仅与原子间作用力有关，与组织状态关系不大。通常钢和铸铁的弹性模量差别很小，即它们的刚性几乎一样，但它们的强度差别却很大。

分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。