什么叫刚度，正刚度，负刚度，动刚度，静刚度？
推荐文章
一、什么叫刚度，正刚度，负刚度，动刚度，静刚度？
1、刚度
关于刚度的含义、概念我再另一篇回答中已经讲过了。
零件的刚度与零件几何形状有什么关系？刚度不是直接由弹性模量决定的吗？刚度就是构件抵抗变形的能力，通常来说产生同样的位移，需要施加的荷载越大，则刚度越大。用白话说，就是越难变形，刚度越大。刚度是用来描述力与位移关系的。
以生活中最简单的弹簧位移，弹簧恢复力 ，其中 为弹簧变形量， 为劲度系数。让弹簧变形同样的 ，劲度系数 越大，需要的力 就越大，所以这个 就是弹簧的刚度。
刚度的算法，通常就是力与位移的斜率，如果是直线，那么斜率是个定值，这时候一般取单位位移对应的力就是刚度，或者用力除以位移。如果不是直线，那么斜率会变化，刚度也不就不是定值了。
2、正负刚度
通常来说，要让结构产生的位移越大，那么需要加的力就越大，所以曲线斜率都是正的，也就是所谓的正刚度。
但我们也可以通过某种方法，使结构在荷载作用下产生位移时，位移越大，需要的力越小，这就是负刚度。
最常见的一种负刚度现象，就是压杆失稳。
如果一根杆保持轴线为直线状态，想要在外力作用下缩短，和弹簧一样会表现出正刚度。如果杆件在外界干扰下出现弯曲，这时候轴向压缩就变得容易得多，而且随着位移增加，杆件弯的越厉害，需要加的力就越小。
这是因为杆件弯曲与弯矩有关，对于集中力，弯矩可以用类似力×力臂的算法。杆件被压缩，产生轴向位移 越大，弯曲程度越大，中点偏移轴线距离 越大，弯矩 越大，则使杆件越容易进一步发生弯曲变形，压缩也变得更容易。
还有其他实现负刚度的方法，比如这种：
连杆机构中间加一根弹簧，上下施加荷载，随着竖向位移增加，斜杆倾斜的角度变化，中间结点对弹簧的拉力也变大，使得弹簧更容易被拉长，整体的刚度也就在不断减小。
上述两种负刚度的实现方法分别来自以下参考文献：
[1]张建卓,董申,李旦.基于正负刚度并联的新型隔振系统研究[J].纳米技术与精密工程,2004(04):314-318.
[2]彭献,陈树年,宋福磐.负刚度的工作原理及应用初探[J].湖南大学学报(自然科学版),1992(04):89-94.
3、动静刚度
上述所指刚度，都是在静力荷载作用下的力与位移关系。所谓静力荷载指的是荷载不随时间变化，或者变化较慢，不会产生加速度等动力效应的荷载。
相应的如果是快速变化的荷载，出现了明显的加速度，比如振动，那就是动力荷载。动力荷载作用下力与位移的关系，可以用动刚度来描述。
以单自由度体系在简谐荷载作用下的受迫振动为例，也就是外荷载是三角函数周期变化的， ，变化的「频率」是 。
而每个物体都是有自身的振动频率的，这个「自振固有频率」用 来表示，由自身结构形式与材料属性决定。
动刚度又叫做位移阻抗，与荷载频率有关。
振动力学力一般采用复指数的形式来代替三角函数的写法
外荷载就是
产生的位移计算可得
这里 是结构的质量， 是阻尼比，通常 时可以发生振动。
那么动刚度就是
式中 是静刚度。
可以看出动刚度是与随频率比有关的，而且是个复数。
公式不好理解，我们取个膜，然后画一下图像，解释一下。
当荷载频率很小，接近于零时，动刚度等于静刚度，即相当于静荷载作用。
当荷载频率接近固有频率时，会出现共振，这时候很小的荷载会引起很大的位移，所以动刚度会出现最小值。
当荷载频率非常大的时候，由于每个周期都太短，结构来不及做出响应，实际产生的位移也就很小，所以动刚度就会增大。
参考文献：
[3]倪振华. 振动力学[M]. 西安交通大学出版社, 1989.
二、刚度，刚度矩阵，单元刚度矩阵是什么？
刚度是表示物质变能力的一个量 例如弹簧刚度是k 力为F 变形量为x 则 F=kx刚度矩阵和刚度差不多 就是把刚度变到了多维 比考虑了在多维的情况下 各个维度的相关性单元刚度矩阵在有限元的概念 把物体离散为多个单元分析 每个单元的刚度矩阵 也就是单元刚度矩阵简称单刚
三、刚度系数和刚度的区别？
刚度系数是刚度系数而刚度是刚度。
四、什么是拉伸刚度，压缩刚度？
首先要了解什么是“刚度”。能使构件产生单位变形所需要的力叫做刚度。构件的刚度与构件的长度L成正比，与构件的截面面积A和材料弹性模量E成反比。弹性模量：材料单位面积抵抗变形的能力叫做弹性模量，单位是（力/面积）。拉伸刚度与压缩刚度有相同之处，只有一点差别，就是当压缩构件时，当构件很长而且截面很小时（长细比），刚度要大打折扣（因为这里构件有一个失稳状态要考虑）。
五、刚度和刚度矩阵的关系？
刚度是表示物质变能力的一个量 例如弹簧刚度是k 力为F 变形量为x 则 F=kx。
刚度矩阵和刚度差不多 就是把刚度变到了多维 比考虑了在多维的情况下 各个维度的相关性。
六、相对刚度怎么换算线刚度？
相对线刚度计算公式是k=P/δ，P是作用于结构的恒力，δ是由于力而产生的形变，凡物体受到外力而发生形状变化谓之“形变”，基本的形变有拉伸形变、扭转形变。
恒力即一段时间内大小、方向均不改变的力，受一恒力作用的物体在不与该恒力的作用线垂直的方向上发生了位移(不一定是因为该恒力的作用引起)。线刚度=截面刚度/杆长 分绝对线刚度和相对线刚度 绝对线刚度是EI/l E是给你的，I是弹性模量。
七、弹簧的刚度
弹簧的刚度是指弹簧所具有的抵抗其形变的能力。在物理学中，刚度是一个重要的概念，它描述了物体受到外力作用时的应力和形变之间的关系。对于弹簧来说，刚度决定了它能够产生多大的力以及相应的形变。弹簧的刚度通常用弹性系数来衡量。
弹簧刚度的定义
按照物理学中的定义，弹簧刚度可以通过弹簧受力产生的形变来衡量。弹簧的形变取决于施加在其上的力以及弹簧的属性。当施加的力增加时，弹簧的形变也会相应增加。弹簧的刚度定义为单位形变时所产生的力的大小。
弹簧刚度的单位通常以牛顿/米（N/m）表示。它可以通过施加一个已知的力，然后测量弹簧的形变来计算。弹簧刚度越大，表示单位形变时，所需要的力就越大。这意味着弹簧越难形变。
弹簧刚度的计算方法
要计算弹簧的刚度，需要知道弹簧的弹性系数以及弹簧受到的力。弹性系数是一个用于描述弹簧刚度的物理常数，通常表示为k。
弹性系数可以通过弹簧的力学性质来确定。一种常用的弹性系数计算方法是胡克定律，根据胡克定律，弹簧的弹性系数k等于弹簧受力F除以形变量x。
公式：k = F / x
其中，k代表弹性系数（刚度）、F代表施加在弹簧上的力、x代表弹簧的形变量。
弹簧的形变量可以通过测量弹簧的长度变化或位移来确定。通常，形变量取决于施加的力的大小。当施加力增加时，形变量也会增加。
弹簧刚度的应用
弹簧的刚度在很多领域都有应用。以下是一些常见的应用场景：
- 弹簧：弹簧是一种非常常见的弹性元件，用于吸收和储存机械能。弹簧的刚度决定了它能够产生多大的力。在汽车悬挂系统中，弹簧的刚度决定了车辆的行驶平稳性和悬挂系统的舒适性。
- 机械工程：在机械工程中，弹簧的刚度对于设计合适的弹簧系统非常重要。合适的弹簧刚度可以保证机械系统的正常运行，防止因形变过大导致系统失效。
- 电子工程：在电子工程中，弹簧的刚度用于设计合适的接触力。例如，键盘上的按键弹簧需要适当的刚度来确保按键的灵敏度和触感。
- 建筑工程：在建筑工程中，弹簧的刚度用于设计和调整建筑物的减震系统。合适的弹簧刚度可以减轻地震和其他外力对建筑物的影响。
弹簧刚度的影响因素
弹簧的刚度受多个因素的影响。以下是一些常见的影响因素：
- 弹簧材料：不同材料具有不同的弹性模量和弹性系数，这会影响弹簧的刚度。一些常见的弹簧材料包括钢和合金。
- 弹簧截面形状：弹簧的截面形状会影响其刚度。例如，螺旋弹簧的刚度与其线径和螺旋角有关。
- 弹簧长度：弹簧的长度会影响其刚度。较短的弹簧通常比较容易形变。
综上所述，弹簧的刚度是指弹簧所具有的抵抗其形变的能力。计算弹簧的刚度需要知道弹簧的弹性系数以及受到的力。弹簧的刚度在很多领域都有应用，包括机械工程、电子工程和建筑工程。弹簧的刚度受多个因素的影响，包括弹簧材料、截面形状和长度。
八、橡胶弹簧刚度
在机械工程中，弹簧是一种重要的元件，用于存储和释放能量以实现各种机械装置的运动。可以说，橡胶弹簧刚度是弹簧设计中最重要的参数之一。
橡胶弹簧的刚度是指弹簧在受力下产生的变形量和受力之间的关系。它是弹簧材料的特性之一，会影响到弹簧的工作性能以及所承受的负载。
弹簧刚度一般可以通过弹簧常数来表征，单位为牛顿/米（N/m）。弹簧常数越大，弹簧的刚度就越大，对外力的响应也更加剧烈。橡胶弹簧的刚度与金属弹簧略有不同，主要是由于材料的特性不同。
橡胶弹簧的特点
- 材料：橡胶弹簧主要由橡胶材料制成，具有良好的弹性和柔韧性，能够吸收和分散外界震动和振动。
- 耐磨性：橡胶弹簧具有较好的耐磨性能，能够承受长时间的工作条件下的磨损。
- 阻尼效果：橡胶弹簧在工作过程中能够产生一定的阻尼效果，有效地减少振动传递。
橡胶弹簧刚度的影响因素
橡胶弹簧的刚度会受到多种因素的影响，以下是一些主要的因素：
- 橡胶材料的硬度：橡胶弹簧的刚度与橡胶材料的硬度相关，硬度越高，刚度也越高。
- 橡胶材料的密度：橡胶弹簧的刚度与橡胶材料的密度成正比，密度越大，刚度也越大。
- 橡胶材料的厚度：橡胶弹簧的刚度与橡胶材料的厚度成正比，厚度越大，刚度也越大。
- 橡胶弹簧的结构：弹簧的结构形式也会对刚度产生影响，如弹簧的直径、螺距等。
橡胶弹簧刚度的计算方法
橡胶弹簧的刚度可以通过以下公式进行计算：
K = (G * d^4) / (8 * n * D^3)
其中，K是弹簧刚度，G是橡胶的剪切模量，d是弹簧线直径，n是弹簧线圈数，D是弹簧的平均直径。
通过这个公式，可以计算得到橡胶弹簧的刚度，从而为弹簧的设计提供依据。
橡胶弹簧在工程中的应用
橡胶弹簧由于其特殊的材料特性和刚度特点，在工程领域中有着广泛的应用：
- 减震器：橡胶弹簧可以作为减震器的元件，用于减少机械装置的振动和冲击。
- 悬挂系统：橡胶弹簧在汽车和摩托车的悬挂系统中常见，能够提供稳定的悬挂效果。
- 工业机械：橡胶弹簧可以用于工业机械的隔振装置，降低设备在工作时的振动噪音。
总结来说，橡胶弹簧刚度在机械工程中起着至关重要的作用。通过正确计算和选择橡胶弹簧的刚度，可以保证机械装置的正常工作，提高整体的工作效率和稳定性。
完整的格式的博客文章已生成，以下为提供的关键字内容： - 橡胶弹簧刚度 - 橡胶材料 - 弹簧常数 - 刚度计算方法 - 弹簧线直径 - 弹簧线圈数 - 弹簧的平均直径 - 橡胶的剪切模量 - 减震器 - 悬挂系统 - 工业机械九、弹簧刚度公差
弹簧是一种普遍应用于各个工业领域的机械元件。其广泛应用的原因在于它的可调性、高效性和可靠性。在不同工作环境下，弹簧的刚度公差起着至关重要的作用。本文将探讨弹簧刚度公差及其在工程设计中的应用。
什么是弹簧刚度公差？
弹簧刚度公差是指在生产过程中，由于制造误差或材料特性的差异而导致的弹簧刚度数值的偏差。弹簧的刚度是指单位长度内所需的力来产生单位长度的弹性变形。而刚度公差则是对弹簧刚度的容许变差范围的规定。刚度公差通常以百分比形式表示，例如±5%。
弹簧刚度公差的影响
弹簧刚度公差的大小直接影响着弹簧的质量和性能。如果刚度公差过大，弹簧的刚度将无法满足设计要求，导致弹簧的应力分布不均匀，甚至可能引发故障。如果刚度公差过小，虽然不会导致弹簧的功能失效，但会增加生产成本和浪费资源。
弹簧刚度公差不仅与弹簧本身的制造工艺有关，还与所使用的材料、外部环境及应用要求等因素密切相关。因此，在设计和制造弹簧时，必须充分考虑刚度公差的影响。
如何控制弹簧刚度公差
为了控制弹簧刚度公差，可以采取以下的措施：
- 严格控制材料的选用：不同材料具有不同的物理特性，选择合适的材料是保证弹簧刚度公差稳定性的重要一步。
- 完善的生产工艺：采用先进的生产工艺和设备，可以有效降低制造误差，提高弹簧刚度的一致性。
- 严格的质量控制：在生产过程中，进行严格的质量检验和控制，确保弹簧刚度公差在允许范围内。
- 合理的设计要求：在工程设计中，合理地确定弹簧刚度公差，考虑到实际应用环境和要求，以达到最佳的性能和可靠性。
弹簧刚度公差的应用
弹簧刚度公差的应用范围广泛。以下是一些典型的应用场景：
- 汽车工业：弹簧广泛应用于汽车悬挂系统、发动机系统和座椅系统等。在制造汽车弹簧时，刚度公差的控制至关重要，以确保车辆的操控性和乘坐舒适性。
- 机械工业：弹簧在机械工业中的应用非常广泛，例如机床、印刷机、输送设备等。在不同的机械系统中，弹簧的刚度公差要求有所不同，需要根据具体情况进行调整。
- 航空航天工业：弹簧在航空航天领域的应用要求更加严苛。在极端的工作环境下，弹簧的刚度公差需要更加精确，以保证飞行器的安全和可靠性。
总结
弹簧刚度公差是工程设计中需要重视的一个参数。控制弹簧刚度公差对于确保弹簧的质量和性能起着重要作用。合理选择材料、完善生产工艺、严格质量控制和合理的设计要求都是控制弹簧刚度公差的关键。在具体应用中，根据不同的行业和环境要求，对弹簧刚度公差进行适当调整，以满足实际需求。
十、什么是动刚度？动刚度与静刚度的区别？
静刚度是结构在特定的动态激扰下抵抗变形的能力。动刚度，是指结构在特定的动态激扰下抵抗变形的能力。静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。
静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构的固有频率来衡量；
如果动作用力变化很慢，即动作用力变化的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度和静刚度基本相同。否则，动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构则不容易变形，即变形较小，此时结构的动刚度相对激扰较大。
但动作用力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时动刚度最小，变形最大。
因此，动刚度是衡量结构抵抗预定动态激扰能力的特性。
特别地，对于橡胶等粘弹性体减振元件，其动刚度是描述减振性能的关键指标。这时往往使用复数形式的动刚度。在此情况下，复数动刚度等于复数力（频率的函数）与复数的位移（频率的函数）的比值。该复数动刚度的实部即静刚度（频率为0时的动刚度），虚部体现了阻尼效应。虚部除以实部的商的反正切称为损失角（lossangle）。