剛性、強度、硬度、たわみ、弾性、靭性、剛性、可塑性はすべて、材料の特性または構造特性を説明する材料力学および工学における重要な指標であり、明確な定義と応用シナリオがあります。

 

それらの詳細な比較は次のとおりです。

 

         1. 剛性

定義: 材料または構造が弾性変形に抵抗する能力。

キーポイント:剛性が大きいほど、同じ外力の下での変形は小さくなります。 弾性率(E)に関係しますが、弾性率は材料特性であり、剛性は構造特性です。

用途:ばね設計、建物の耐震性(高層ビルの横方向のシフト剛性など)。

 

2. 強さ

定義: 永久変形や破損に耐える材料の能力。

分類:引張強度:引張破壊に対する最大応力。 圧縮強度:圧縮破壊に抵抗する能力。 降伏強度: 材料が塑性変形を起こし始める臨界応力。

アプリケーション:橋梁の耐荷重設計、機械部品の選択。

 

3. 硬度

定義: 材料表面が局所的な圧力や引っかき傷に耐える能力。

試験方法:ブリネル硬度(HB)、ロックウェル硬度(HRC)、ビッカース硬度(HV)。

強度との関係:通常、硬度の高い材料は強度が高くなりますが、厳密な対応関係はありません。

用途:工具材料の選択(高硬度)、ベアリング表面処理。

 

4. たわみ

定義: 応力を受けたときに構造物 (梁やプレートなど) によって生成される弾性変位の量。

キーポイント:実際の構造における剛性の具現化であり、たわみが大きいほど剛性が低いことを示します。 計算式は、荷重タイプと境界条件(単純支持梁のたわみ式など)に関連しています。

アプリケーション:ブリッジ変形監視、ロボットアーム端部精密制御。

 

5.弾力性

定義: 材料が外力によって元の形状を取り戻した後に元の形状を取り戻す能力。

弾性限界: 材料が弾性を維持する最大応力値。

用途:ゴム製品、スプリングデザイン。

 

6. 靭性

定義: 破壊する前にエネルギー (弾性および塑性変形を含む) を吸収する材料の能力。

強度との違い: 高強度材料は脆く (セラミックなど)、靭性が低い場合があります。 ゴムなどの靭性の良い素材は、必ずしも強いとは限りません。

試験方法:衝撃試験(シャルピー衝撃試験など)。

用途:防弾素材、車のバンパー。

 

7.剛性

注: 中国語の文脈では、「剛性」と同じ意味で使用されることがよくあります。

剛性: 変形しにくい材料または構造の全体的な特性を強調します (定性的説明)。

剛性:剛性の定量的指標(N / mなど)です。

用途:マシンベッド(高剛性により加工振動を低減)。

 

8. 可塑性

定義: 材料が弾性限界を超えた後に永久に変形する能力。

キーポイント:可塑性の良い材料(銅など)は展性があり、成形することができます。 脆性とは対照的に、ガラスなどの脆い材料は事実上プラスチックです。

用途:金属プレス成形、プラスチック加工技術。

 

比較概要

よくある誤解

剛性と強度: 剛性が高いからといって必ずしも強度が高いとは限りません (たとえば、炭素繊維は剛性は高いが、鋼よりも低い場合があります)。

硬度と靭性: ダイヤモンドは硬度が非常に高いですが、靭性が低く、欠けやすいです。

弾性と可塑性:弾性変形は可逆的であり、塑性変形は不可逆的です。