工程材料的分类与性能(ppt 15页)
工程材料的分类、性能及应用范围
工程材料的分类、性能及应用范围第一章一、工程材料分类、性能及应用范围;工程材料可分为金属材料(黑色金属及有色金属)、非金属材料(高分子材料及无机非金属材料)和复合材料等。
(一)金属材料1 .黑色金属( 1 )生铁、铁合金。
生铁分炼钢生铁和铸造生铁。
铁与任何一种金属或非金属合金都叫做铁合金。
(2 )铸铁。
具有优良铸造性能和良好耐磨性、消震性及低缺口敏感性。
还具有良好耐热性和耐腐蚀性。
铸铁包括:灰口铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁。
( 3 )钢。
①钢分类如下:A .按化学成分分类,可将钢分为碳素钢和合金钢。
B .按冶炼质量分类,可将钢分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
C .按用途分类,可将钢分为结构钢、工具钢、特殊性能钢等。
D .按冶炼方法分类,可将钢分为平炉钢、转炉钢、电炉钢。
E .按脱氧程度分类,可将钢分为镇静金刚、半镇静钢和沸腾钢。
F .按金相组织分类,在退火状态下,可将钢分为亚共析钢、共析钢、过共析钢;在正火状态下,可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢。
G .按供应时保证条件分类,可将钢分为甲类钢、乙类钢和特类钢。
②钢牌号表示方法。
根据牌号可以看出钢类别、含碳量、合金元素及其含量、冶炼质量以及应该具备性能和用途。
例如甲类钢牌号用“A”字加上阿拉伯数字0 、1 、2 、 3 、4 、5 、6 、7 表示。
又如20 号钢号,表示平均含碳量为0.20% 钢。
再如9Cr18 表示平均含碳量为0.9% 、含Cr 量为18% 不锈钢。
③国外钢牌号主要特点方(略)。
④几种常用钢主要特点及用途。
A .普通碳素钢分甲类钢和乙类钢两种。
甲类钢多用于建筑工业使用钢筋,机械制造中使用普通螺钉、螺母、垫圈、轴套等,也能轧成板材、型材(如工字钢、槽钢、角钢等);乙类钢用途与相同数字甲类钢相同。
B .普通低合金钢是在普通碳素钢基础上。
加入了少量合金元素,不仅具有耐腐蚀性、耐磨损等优良性能,还具有更高强度和良好力学性能。
工程材料的分类与性能
Fe 7.86
250~ 1539 330 16 25~ 0.84 55 70~ 85 65
Ti 4.51
250~ 1660 300 3 50~ 0.17 70 76~ 88 100
Pb 11.34
18 327 7 45 — 90 4
钢材硬度换算
HRC≈2HRA-104 (HRC=20~60) HB≈10HRC (HRC=20~60)
HB≈2HRB
钢材强度、硬度换算 σb≈3.4HB (HB=125~175) σb≈3.6HB (HB>175)
四、冲击韧度
是指材料抵抗冲击载荷作用 而不破坏的能力。
指标为冲击韧
性值a k(通过冲
金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料,如调 质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点:操作简便,压痕
小,适用范围广。
缺点:测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
维氏硬度
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
维氏硬度用符号HV表示,符号前的数字为硬度值,后面的数 字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同,规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、
aC
第三节 工程材料的其他性能
物理性能 —— 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性。
一些金属的物理性能及机械性能
元素符号 Al Al 2.70 80~ 660 110 60 32~ 2.09 40 70~ 90 20 Cu Mg Ni Fe Ti Pb Sn
元素符号 密度,kg/m3×103
说明: ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ② 直径d0 相同时,l0,。只有当l0/d0 为常数
工程材料第一章 工程材料简介
第二节 金属材料及钢的热处理
(4)可锻铸铁 可锻铸铁是预先浇铸成白口铸铁,再经长时 间石墨化退火完成的。 5.有色金属材料 (1)铜及铜合金 根据所含合金元素的不同,可以分为纯铜、 黄铜、青铜和白铜等。 1)纯铜。 2)加工黄铜,铜和锌的合金称为黄铜,随着含锌量增加, 颜色逐渐变为淡黄。 3)加工青铜。 4)加工白铜。
图1-13 杆件受拉时的计算简图
第四节 构件受力变形及强度条件
(2) 拉伸与压缩时的强度条件 要保证构件工作时不被破 坏,必须使工作应力小于材料的极限应力。 2.剪切
第四节 构件受力变形及强度条件
图1-14 剪切作用的特点
表1-1 洛氏硬度试验原理及应用范围
第一节 工程材料的分类及性质
图1-4 冲击强度试验原理 a)试样安装 b)冲击试验机 1、8—支座 2—冲击点 3、7—试样 4—刻度盘
5—指针 6—摆锤
第一节 工程材料的分类及性质
第一节 工程材料的分类及性质
图1-5 钢铁材料的疲劳曲线
第一节 工程材料的分类及性质
第一节 工程材料的分类及性质
4.复合材料 二、工程材料的性质
工程材料的性质主要有强度、塑性、硬度、冲击强度 和疲劳强度等。 1.强度
图1-1 拉伸试样
第一节 工程材料的分类及性质
2.塑性 (1) 断后伸长率
第一节 工程材料的分类及性质
图1-2 低碳钢的应力应变曲线
第一节 工程材料的分类及性质
5.疲劳强度
第二节 金属材料及钢的热处理
一、常用金属材料 常用的金属材料有钢、铸铁和有色金属等。 1.钢的分类、牌号和应用 2.碳素钢
图1-6 碳元素对力学性能的影响
第二节 金属材料及钢的热处理
2024版建筑材料学ppt课件
01建筑材料概述Chapter建筑材料的定义与分类定义分类建筑材料在建筑工程中的地位与作用地位作用建筑材料在建筑工程中发挥着承载、围护、分隔、装饰、保温、隔热、防水、防火等作用,是构成建筑物和构筑物的重要组成部分。
建筑材料的发展趋势绿色化高性能化智能化复合化02建筑材料基本性质Chapter密度与比重孔隙率与吸水率热工性质030201物理性质力学性质强度材料抵抗外力破坏的能力,如抗压、抗拉、抗剪等强度。
硬度与韧性硬度反映材料抵抗局部变形的能力,而韧性则表示材料在受力时吸收能量并发生塑性变形的能力。
弹性与塑性弹性是指材料在去除外力后能恢复原状的能力,塑性则是材料在外力作用下发生永久变形的能力。
耐久性与环境协调性耐候性01耐腐蚀性02环境协调性0303无机气硬性胶凝材料Chapter石灰的生产石灰的性质石灰的应用石膏的生产天然石膏经过破碎、煅烧、磨细等工序得到。
石膏的性质具有快硬、早强、微膨胀、耐水性差等特点。
石膏的应用在建筑中主要用于室内抹灰、粉刷、制作石膏板等。
水玻璃水玻璃的生产水玻璃的性质水玻璃的应用04水泥Chapter水泥的生产原料水泥的分类水泥的性质水泥的应用水泥的验收水泥的储存05混凝土Chapter1 2 3定义特点分类混凝土概述骨料水泥水外加剂和易性强度耐久性混凝土的配合比设计配合比设计的意义01配合比设计的原则02配合比设计的步骤0306建筑砂浆Chapter建筑砂浆的组成与分类组成建筑砂浆主要由无机胶凝材料、细骨料和水等组成。
分类根据胶凝材料的不同,建筑砂浆可分为石灰砂浆、水泥砂浆和混合砂浆等。
建筑砂浆的技术性质和易性砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层,且与基层紧密黏结的性质。
包括流动性和保水性两方面。
强度砂浆的强度是以抗压强度为主要指标,根据抗压强度的大小,可将砂浆分为不同的强度等级。
粘结力砂浆的粘结力是指砂浆与基层材料之间通过物理化学作用产生的相互黏结的能力。
第1章 工程 材料的种类和力学性能
传统的无机非金属材料 之一:陶瓷
陶瓷按其概念和用途不同 ,可分为两大类,即普通陶瓷 和特种陶瓷。
根据陶瓷坯体结构及其基 本物理性能的差异,陶瓷制品 可分为陶器和瓷器。
陶瓷制品
陶瓷发动机
• 普通陶瓷即传统陶瓷,是指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过 粉碎混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生 陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。
材料的强度、塑性指标是通过拉伸实验 测定的。
应力 σ=F/S0
σ (N /m2) ;
F —作用力,(N) S0—试样原始截面 积(m2)。
剪应力τ=F/SO
材料单位面积上的内力称为应力(Pa),以
σ表示。
应变ε(%) ⊿L—试样标距部分伸长量,(mm);
L0 —试样标距部分长度(mm)。ε=⊿L/L0
根据用途不同,特种玻璃分为防辐射玻璃、激光玻璃、 生物玻璃、多孔玻璃、非线性光学玻璃和光纤玻璃等。
传统的无机非金属材料 之三:水泥
水泥是指加入适量水 后可成塑性浆体,既能在 空气中硬化又能在水中硬 化,并能够将砂、石等材 料牢固地胶结在一起的细 粉状水硬性材料。
水泥的种类很多,按其用途和性能可分为: 通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类;按其所 含的主要水硬性矿物,水泥又可分为硅酸盐水泥 、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以 及以工业废渣和地方材料为主要组分的水泥。目 前水泥品种已达一百多种。
l lO
ll lO
lO lO
l
100lO% lO
100%
剪应变 γ 剪模量 G
a h
tan
且有 G
• 弹性变形 形①的弹外性力变撤形除:后当,产变生形变随σ 即消失。
大学《工程材料》课件PPT(九大章节完整版)
如果材料选择不当或加工不合理会给国民经 济造成重大损失,下面给大家介绍几个具体 事例:
1943年1月美国t-2型油船破断的实例属低应力脆断,类似 事件1962年澳大利亚金斯桥建成仅一年就突然断裂。
3、良好加工性能,如铸造,塑性变形,焊 接,机械加工等性能。并且通过热处理可以改变其 性能。
有机高分子材料:该类材料正以前所未有 的速度发展着。工程塑料世界年产量超过 150万吨,通过各种合成或制备技术,性 能不断提高,应用日广。有人预测,汽车 的车身不久将大部分采用塑料,每公斤工 程塑料可代替4-5公斤钢铁,而且可整体 成型,因而成本和油耗将进一步降低;有 机高分子功能材料发展更快,由于它是人 工合成的,且原料充足,可以设计出无穷 的新品种,前景十分广阔 。
青铜器时代 石器时代
复合材料时代 铁器时代
机敏/智能 材料时代
材料的分类:
按原子结构分: 1、金属材料(黑色金属,有色金属) 2、 非金属材料(有机,无机) 3、 复合材料(金属基、塑料基、陶瓷基) 按应用角度分:
1、结构材料,机械性能为主要使用性能兼 具一定物理和化 学性能,如制造机器零件的 钢材。 2、功能材料,具有特异的物理和化学功能, 如超导材料,形状记忆材料,储氢材料,激 光材料,半导体材料,纳米材料等 。
本课程基本由两部分组成
第一部分是金属学的理论基础。主要探讨 金属及合金的晶体结构和结晶过程,金属 在固态下的转变过程以及金属的塑性变形 等。这些基础知识是掌握工程材料内部结 构的变化规律和理解各类材料之间性能差 异的钥匙。
第一章工程材料的分类与性能指标
如果材料的屈服强度很低而断裂韧度很高,即
使材料中存在裂纹,则在外载荷作用下,材料先发
ห้องสมุดไป่ตู้
生塑性变形,使进一步的破坏为韧性断裂,例如:
中、小截面的中、低强度材料就属于这种情况。这
时断裂韧度就不适合作为材料断裂抗力的主要指标。
当模具的截面尺寸很大或模具材料的强度很高
时,发生裂纹失稳扩展快速断裂的倾向性增加。截 面尺寸大,可能包含的裂纹缺陷就多,而且易造成 硬性的平面应变状态,材料的韧性不能发挥作用, 裂纹前端的应力场强度大,材料的强度高,其塑性 和韧性往往较低,较小的裂纹尺寸即可导致快速断 裂。因此,在这种情况下,为防止低应力脆性断裂, 应该对材料的断裂韧度值提出一定的要求。
(3)疲劳抗力指标 疲劳曲线和疲劳极限:
疲劳曲线
疲劳曲线是疲劳应力与 疲劳寿命(-N)的关系 曲线,也称维勒曲线。
疲劳曲线与疲劳极限 (-1)的测定参阅 国家标准GB4337-84。 (旋转弯曲疲劳实验, 正弦波对称循环条件 下)
对于σb ≤1300MPa的中低强度钢和铸铁材料-N曲线出现水平部分。
疲劳断裂的特点:
· 失效抗力低,应力水平低于材料的抗拉强度, 甚至低于屈服强度。
不论是脆性材料还是韧性材料,均表现为突然 脆性断裂,断口处无明显的宏观塑性变形。
对材料表面及内部缺陷高度敏感。(零件表面 应力集中部位、加工和使用过程中造成的表面损伤、 材料本身的冶金缺陷等均易成为疲劳源。尤其是表 面存在较大拉应力时,疲劳裂纹多萌生于表面应力 集中处。)
无裂纹材料的断裂抗力
一般中、小截面尺寸的中、低强度材料,可
以认为是均匀连续的,没有宏观裂纹存在(即使有
微小裂纹,对断裂过程也不产生重要影响)。
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2020/9/15
▪ 屈服极限σs(屈服强度或屈服点) σs=Ps/Fo 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 σ0.02 产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。
用于无屈服点的中高碳钢。 脆性材料:σb=σs 灰口铸铁 ▪ 抗拉强度σb (强度极限)
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▪ 金属材料: 黑色金属—铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等) 有色金属—黑色金属以外的所有金属及其合金
▪ 高分子材料: 塑料—主要指工程塑料 合成纤维—由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材
料 橡胶—经硫化处理,弹性优良的聚合物,分通用和特
种橡胶。 胶粘剂—分树脂型、橡胶型和混合型
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迹往往是执著者造成的。许多人惊奇地发现,他们之所以达不到自己孜孜以求的目标,是因为他们的主要目标太小、而且太模糊不清,使自己失去动力。如果你的主要 实现就会遥遥无期。因此,真正能激励你奋发向上的是确立一个既宏伟又具体的远大目标。实现目标的道路绝不是坦途。它总是呈现出一条波浪线,有起也有落,但你 你的时间表,框出你放松、调整、恢复元气的时间。即使你现在感觉不错,也要做好调整计划。这才是明智之举。在自己的事业波峰时,要给自己安排休整点。安排出 是离开自己挚爱的工作也要如此。只有这样,在你重新投入工作时才能更富激情。困难对于脑力运动者来说,不过是一场场艰辛的比赛。真正的运动者总是盼望比赛。 很难在生活中找到动力,如果学会了把握困难带来的机遇,你自然会动力陡生。所以,困难不可怕,可怕的是回避困难。大多数人通过别人对自己的印象和看法来看自 尤其正面反馈。但是,仅凭别人的一面之辞,把自己的个人形象建立在别人身上,就会面临严重束缚自己的。因此,只把这些溢美之词当作自己生活中的点缀。人生的 上找寻自己,应该经常自省。有时候我们不做一件事,是因为我们没有把握做好。我们感到自己“状态不佳”或精力不足时,往往会把必须做的事放在一边,或静等灵 些事你知道需要做却又提不起劲,尽管去做,不要怕犯错。给自己一点自嘲式幽默。抱一种打趣的心情来对待自己做不好的事情,一旦做起来了尽管乐在其中。所以, 要尽量放松。在脑电波开始平和你的中枢神经系统时,你可感受到自己的内在动力在不断增加。你很快会知道自己有何收获。自己能做的事,放松可以产生迎接挑战的 社会,面对工作,一切的未来都需要自己去把握。人一定要靠自己。命运如何眷顾,都不会去怜惜一个不努力的人,更不会去同情一个懒惰的人,一切都需要自己去努 一时的享受也只不过是过眼云烟,成功需要自己去努力。当今社会的快速发展,各行各业的疲软,再加上每年几百万毕业生涌向社会,社会生存压力太大,以至于所有 高自己。看着身边一个个同龄人那么优秀,看着朋友圈的老同学个个事业有成、买房买车,我们心急如梵,害怕被这个社会抛弃。所以努力、焦躁、急迫这些名词缠绕 变自己,太想早一日成为自己梦想中的那个自己。收藏各种技能学习资料,塞满了电脑各大硬盘;报名流行的各种付费社群,忙的人仰马翻;于是科比看四点钟的洛杉 早起打卡行动。其实……其实我们不觉得太心急了吗?这是有一次自己疲于奔命,病倒了,在医院打点滴时想到的。我时常恐慌,害怕自己浪费时间,就连在医院打点 浪费。想快点结束,所以乘着护士不在,自己偷偷的拨快了点滴速度。刚开始自己还能勉强受得了,过了差不多十分钟,真心忍不住了,只好叫护士帮我调到合适的速 就在想,平时做事和打点滴何尝不是一样,都是有一个度,你太急躁了、太想赶超,身体是受不了的。身体是革命的本钱,我们还年轻,还有大把的时间够我们改变, 1000前面的那个若是1都不存在了,后面再多的0又有什么用?我是一个急性子,做事风风火火的,所以对于想改变自己,是比任何人都要心急。这次病倒了,个人感 一通乱忙乎才导致的,病倒换来的努力根本是一钱不值。生病的那几天,我跟自己的大学老师打了一个电话,想让老师帮我解惑一下,自己到底是怎么了。别人也很努 过我了,为啥他们反到身体倍棒而一无所获的自己却病倒了?老师开着电脑,给我分享了两个小故事讲的第一个故事是“保龄球效应”,保龄球投掷对象是10个瓶子, 分是90分,而你如果每次能砸倒10个瓶子,最终得分是240分。故事讲完,老师问我明白啥意思没?我说大概猜到一点,你让我再努力点,对吗?不对!你已经够努 告诉你,你现在就是那个每次砸倒9个瓶子的人。你累倒的原因是因为你同时在几个场馆玩,每一个场馆得分都是90分,而有些人,则是只在一个场馆玩,玩多了,他 轻松十倍,得分却还是远远超过你。老师�
▪ 陶瓷材料: 普通陶瓷—主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料 特种陶瓷—高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等烧
结材料 金属陶瓷—用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化
物或其它化合物的粉末制品 ▪ 复合材料:由两种或两种以上的材料组合而成的材料
按基体相种类分:聚合物基、金属基、陶瓷基、 石墨基等
按用途分:结构、功能、智能复合材料
第二部分
工程材料
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工程材料
1
工程材料的分类和性能
2
金属材料及其热处理
3 工程塑料、特种陶瓷、复合材料
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工程材料的分类和性能
❖ 2.1.1 工程材料的分类 ➢ 工程材料学:材料学的实用部分,主要阐述结构材料 的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律。 结构材料:工程上要求强度、韧性、塑性、硬度等机 械性能的材料。 功能材料:具有光、电、磁、热等特殊物理性能的材 料。
维氏硬度(HV)和肖氏硬度(HS)。 布氏硬度与抗拉强度存在一定线性关系。
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➢冲击韧度:冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。 ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F Ak=mg(H1-H2) 焦耳/厘米²(J/cm²)
ak值低的材料叫做脆性材料,断裂时无明显变形,金属光 泽,呈结晶状。 ak值高,明显塑变Байду номын сангаас断口呈灰色纤维状, 无光泽,韧性材料。
试样被拉断前的最大承载能力 材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值
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➢ 塑性-材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 伸长率和断面收缩率表示,两个值越大塑性越好。 ➢ 硬度-金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的
一种能力。 按试验方法不同分布氏硬度(HB)、洛式硬度(HR)、
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Ak=h1-h2
➢疲劳强度σ-1 80%的断裂由疲劳造成 经受无数次应力循环而不致断裂的最大应力值。 陶瓷、高分子材料的疲劳抗力很低,金属材料疲劳强度
较高,纤维增强复合材料也有较好的抗疲劳性能。 影响因素:循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹
杂物、表面状态、残余应力等。
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❖ 2.1.2 工程材料的性能 ➢ 力学性能-金属材料在外力作用时表现出来的性能。 外力形式:拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式:静载荷、冲击载荷、交变载荷等。 指标:硬度、强度、刚度、塑性、韧性和疲劳强度等。
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➢ 强度-金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 分:抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗
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Thank You !
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我们很容易遭遇逆境,也很容易被一次次的失败打垮。但是人生不容许我们停留在失败的瞬间,如果不前进,不会自我激励的话,就注定只能被这个世界抛弃。自我激 组成部分,主要表现在对于在压力或者困境中,个体自我安慰、自我积极暗示、自我调节的能力,在个体克服困难、顶住压力、勇对挑战等情况下,都发挥着关键性的 有弹性,经常表现出反败为胜、后来居上、东山再起的倾向,而缺乏这种能力的人,在逆境中的表现就大打折扣,表现为过分依赖外界的鼓励和支持。一个小男孩在自 对自己大喊:“我是世界上最棒的棒球手!”然后扔出棒球,挥动……但是没有击中。接着,他又对自己喊:“我是世界上最棒的棒球手!”扔出棒球,挥动依旧没有 和球,然后用更大的力气对自己喊:“我是世界上最棒的棒球手!”可是接下来的结果,并未如愿。男孩子似乎有些气馁,可是转念一想:我抛球这么刁,一定是个很 喊:“我是世界上最棒的挥球手!”其实,大多数情况下,很多人做不到这看似荒谬的自我鼓励,可是,这故事却深深反映了这个男孩子自我鼓励下的执著,而这执著
扭τt。 ob弹性变形 阶段 bcd屈服阶段 dB强化阶段 Bk缩颈阶段 k试样断裂
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▪ 弹性极限σe(elastic limit)
材料拉伸时保持弹性变形,不发生永久变形的最大应力。
σe=Pe/Fo 工程上σp、σe视为同一值
刚度—表示材料弹性变形抗力的大小。 弹性模量E—是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。