强度和刚度的区别

很多人经常把强度和刚度搞混，觉得硬邦邦的东西就是又强又有刚性。其实这完全是两码事。搞清楚它们的区别，不仅能让你在跟别人聊天时显得更懂行，而且在生活中买东西、做点小手工，甚至理解一些安全问题时，都很有用。

咱们先用最简单的话说清楚定义。

强度，说白了，就是一个东西在彻底“坏掉”之前，能扛住多大的力。这里的“坏掉”有两种情况：一种是彻底断了、裂了，另一种是发生了永久变形，就是你把力撤掉之后，它也回不到原来的样子了。比如你掰一根铁丝，掰弯了松手，它还是弯的，这就说明你用的力超过了它的“屈服强度”。你要是接着掰，最后掰断了，那就是超过了它的“极限抗拉强度”。所以，强度关心的是一个“极限”问题，是一个“能不能扛得住”的问题。

刚度，就不一样了。刚度关心的是一个“过程”。它衡量的是一个东西在受力的时候，抵抗变形的能力有多强。你用同样的力去戳一个东西，它变形得越小，就说明它的刚度越大。刚度跟“会不会坏”没直接关系，它只关心“会不会形变”。所以，刚度是一个“容不容易弯”的问题。

举个最经典的例子：一根没煮过的意大利面和一根橡皮筋。

你用手轻轻一掰，意大利面几乎没什么弯曲就“咔”地一声断了。这说明什么？它的刚度很大，不容易弯。但是，它的强度很低，稍微用点力就断了。

再看橡皮筋。你轻轻一拉，它就能被拉得很长，说明它的刚度很小，很容易变形。但是，你要把它拉断，其实得花挺大力气的。所以，它的强度相对来说还不错。

你看，高刚度（意大利面）不等于高强度。低刚度（橡皮筋）也不等于低强度。这两个特性是独立的。

咱们再深入一点，聊聊生活和工作里遇到的东西。

比如玻璃。玻璃的刚度非常大，你拿一块玻璃板，想让它像塑料板那样弯曲，几乎是不可能的。你使劲按它，它基本不变形。但是，它的强度，特别是抗冲击的强度，就很差。小石子一砸，就碎了。这就是典型的“又硬又脆”，这里的“硬”其实说的就是刚度大。

再比如汽车的底盘。工程师设计汽车底盘的时候，会把刚度做得很高。为什么？因为高刚度的底盘能保证车在高速转弯或者路面不平的时候，整个车架子不会发生扭曲。车架子一扭，悬挂的定位就不准了，车开起来就会感觉发飘、不稳，操控性很差。所以，好的车开起来感觉很“整”，就是因为底盘刚度高。但是，光有刚度还不行，还得有强度。你不能让车撞一下，底盘就断成两截了。所以，底盘用的钢材，既要保证高刚度，也要保证足够的强度。

还有更有意思的例子，就是有些东西我们故意把它设计成“低刚度、高强度”。最典型的就是跳水板。

跳水运动员踩在上面，跳板会大幅度弯曲，把能量储存起来，再把运动员弹出去。如果跳水板的刚度太大，跟水泥地一样，那运动员就借不到力了。所以，跳水板必须要有很好的弹性，也就是刚度要低。但是，它的强度必须非常高。你想想，一个一百多斤的人在上面又踩又跳，如果强度不够，跳板“咔嚓”断了，那后果不堪设想。所以，跳水板就是低刚度、高强度的完美结合。

所以你看，在正经搞设计的时候，这两个东西你都得考虑，缺一不可。你需要根据具体的使用场景，来决定到底哪个特性更重要，或者怎么去平衡它们。

比如盖一座大桥。桥面必须有足够的刚度，不然汽车一开上去，桥面就跟波浪一样上下晃，司机得吓死。同时，桥梁的结构，比如钢缆和桥墩，必须有超高的强度，来承受整个桥的重量和上面车辆的重量，保证在任何情况下都不能垮塌。安全是第一位的，所以强度是底线。而刚度，更多关系到的是使用体验和稳定性。

在材料科学里，衡量刚度的那个专业名词叫“杨氏模量”（Young’s Modulus）。这个数字越大，就代表材料的刚度越高。钢的杨氏模量大概是200 GPa，铝合金大概是70 GPa，而尼龙塑料可能只有2-3 GPa。所以你直观感觉上，钢最硬，铝其次，塑料最软，这个数字就很好地解释了这一点。

而衡量强度的指标就多了，比如前面提到的“屈服强度”和“极限抗拉强度”。屈服强度告诉你这个材料开始发生永久变形的临界点在哪，而极限抗拉强度告诉你它彻底断裂的临界点在哪。

这里有个简单的小实验，你现在就可以做。找一个回形针。

1. 你先轻轻地掰它一下，然后松手。它会弹回原来的形状。在这个过程中，你感觉到掰它需要用点力，这个力的大小就跟它的刚度有关系。
2. 现在，你用点力气，把它掰开一个很大的角度，再松手。它回不去了，保持着一个张开的形状。恭喜你，你刚刚让这个回形针发生了“屈服”，你用的力超过了它的“屈服强度”。
3. 你别停，在同一个地方反复地来回掰。掰个十几次，你会发现那个地方越来越软，最后“啪”地一下就断了。这就是材料的“疲劳破坏”，也是强度的一种表现形式。

通过这个小实验，你就能亲身体会到刚度和强度的区别。刚度是它一开始抵抗你掰它的那个劲儿，而强度是它最终被你掰弯或者掰断的那个极限。

总结一下，以后别再把这两个词混用了。当你评价一个东西的时候，可以更准确地描述：

• 如果一个东西很难让它弯曲，你应该说它“刚度大”。
• 如果一个东西能承受很大的力而不坏，你应该说它“强度高”。

一个东西可以同时刚度大、强度高，比如高品质的钢材。也可以刚度大、强度低，比如陶瓷和玻璃。也可以刚度低、强度高，比如降落伞的绳子和蜘蛛丝。还可以刚度低、强度也低，比如一块豆腐。

搞懂了这一点，你看待世界的方式可能都会稍微有点不一样。你会明白为什么有些东西设计得那么柔软，而有些东西又那么坚硬，背后都是有科学道理的。