在选材设计中，“这个材料是不是够硬?”“这个结构会不会弯?”“换这个钢有没有用?”……这些问题都离不开几个核心性能指标的判断。

今天，我们从材料力学的角度出发，系统梳理一下刚度、强度、硬度、韧性、弹性等8大常用性能参数，助你在选材设计上更有底气!

1、刚度—抗弹性变形能力

定义：抵抗弹性变形的能力，描述材料或结构在一定载荷下产生位移的难易程度。

方向性：

• 轴向刚度（如拉伸弹簧）

• 弯曲刚度（如梁）

• 扭转刚度（如传动轴）

▶ 示例：

一根钢筋比同长度、直径的塑料棒更难压缩变形，刚度更高；两种材料的弹性模量相差巨大。

2、强度—抵抗失效的极限能力

定义：在破坏前可承受的最大应力，常见形式包括：

▶ 示例：

橡皮筋拉得很长，但不会轻易断裂；钢丝很难拉长，但会在应力达到极限后突然断裂。

强度 ≠ 刚度。高强材料不一定刚度高，关键看模量！

3、硬度—抵抗局部塑性变形

定义：指材料抵抗压痕或划痕的能力，是一种局部力学性能。

▶ 误区提醒：

硬度高≠强度高。陶瓷硬度高但脆，抗冲击能力弱。

4、挠度—结构在载荷下的横向变形量

定义：结构构件（如梁、楼板）在横向载荷作用下的最大弹性位移。

标准控制：

• 建筑楼板：δ≤L/360

• 桥梁结构：δ≤L/80

▶ 示例：

大楼抗风摆动控制，桥梁跨中挠度检测，都是典型挠度控制场景。

5、弹性—可恢复变形能力

定义：材料在加载和卸载后能恢复原始形状的能力，

胡克定律：σ=E⋅ε

• σ：应力

• ε：应变

• E：弹性模量，反映材料抗形变刚度

▶ 示例：

拨动吉他弦，弦变形后迅速恢复原状——典型的弹性行为。

6、韧性—吸收能量能力 + 抗裂能力

定义：材料在实际断裂或破坏发生之前，可以吸收的能量的多少，它是材料承受弹性变形和塑性变形的能力。

▶ 示例：

安全玻璃、聚碳酸酯材料在冲击下不会像普通玻璃那样瞬间碎裂，而是裂纹扩展缓慢，表现出良好的韧性。

7、刚性—定性描述“硬朗”的感觉

定义：非量化指标，用于描述整体变形小、手感“硬”的状态。

8、塑性—变形能力 + 成型能力

定义：材料在应力超过屈服强度后仍能发生永久变形而不破裂的能力。

▶ 示例：

纯铜、低碳钢具有良好的塑性，加工成型性能优异，适用于锻造、轧制等工艺。