在材料科學和工程領域，剛度和強度是兩個極為重要的概念。然而，很多人常常將這兩者混淆，今天我們就來深入探討一下它們的區別。

一、剛度的定義與內涵

剛度是指材料或結構在受力時抵抗彈性變形的能力 ，是材料或結構彈性變形難易程度的表征。簡單來說，如果把一個物體看作是一個彈簧，在受到外力作用時，彈簧伸長或壓縮的難易程度就體現了它的剛度。彈簧越難被拉伸或壓縮，說明它的剛度越大。

剛度又可分為靜剛度和動剛度 。靜載荷下抵抗變形的能力稱為靜剛度；動載荷下抵抗變形的能力稱為動剛度，即引起單位振幅所需的動態力 。當干擾力變化很慢（即干擾力的頻率遠小于結構的固有頻率），動剛度與靜剛度基本相同。干擾力變化極快（即干擾力的頻率遠大于結構的固有頻率時），結構變形比較小，即動剛度比較大。而當干擾力的頻率與結構的固有頻率相近時，會出現共振現象，此時動剛度最小，結構最易變形 。

二、強度的定義與內涵

強度是指構件或者零部件在外力作用下，抵御破壞（斷裂）或者顯著變形的能力 。它反映的是材料發生斷裂等破壞時的參數，單位一般是兆帕 。比如說一根鋼筋，當我們逐漸給它施加拉力，在拉力達到一定數值時，鋼筋會發生斷裂，這個能使鋼筋斷裂的拉力對應的應力值，就與鋼筋的強度相關。

強度有多種類型，常見的有抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等 。不同的受力場景會涉及到不同類型的強度。像橋梁的大梁主要承受彎曲力，就需要有足夠的抗彎強度；而建筑的立柱主要承受壓力，則對抗壓強度要求較高。

三、剛度和強度的聯系與實際應用

剛度和強度雖然概念不同，但在實際工程中緊密相關 。從材料的應力 - 應變曲線來看，剛度主要涉及彈性變形階段，此階段材料遵循胡克定律，應力與應變呈線性關系 。而強度則更多關注材料在超過彈性階段后，抵抗破壞和顯著變形的能力 。在應變過程中，剛度在前一階段，強度在后一階段 。

四、剛度和強度的公式

1、剛度公司

線性剛度（基本形式）

直接通過外力F與變形量δ的比值計算剛度，適用于彈簧、桿件等簡單結構。‌

抗彎剛度

直接代入材料彈性模量E和截面尺寸（寬度b、高度h）即可計算。‌

抗拉/壓剛度

僅需材料彈性模量E和截面半徑r即可快速估算。

2、強度公式

基本應力公式

σ：應力，F：載荷，A：受力截面積

安全系數法

σmax：最大計算應力，σ極限：材料極限強度（如屈服強度），n：安全系數

最大主應力理論‌（適用于脆性材料）

σ1：最大主應力，[σ]：許用應

最大剪應力理論‌（適用于塑性材料）

σ1、σ3：最大和最小主應力，[τ]：許用剪應力

五、總結

剛度指材料或結構抵抗彈性變形的能力，表征變形難易程度，與材料、形狀等有關，單位是N/m，關注彈性階段。

強度是構件抵御破壞或顯著變形的能力，單位是兆帕，分多種類型，涉及破壞階段。設計時先按強度定尺寸，再用剛度校核。

剛度是結構的“抗變形能力”，通過位移和剛度矩陣體現。

強度是結構的“抗破壞能力”，通過應力與材料極限對比評估。

兩者共同確保結構的安全性和功能性，是有限元分析中不可分割的評估維度。