在探讨材料特性的过程中，我们发现不少学生对于材料的刚度、强度以及硬度这三个概念未能深刻理解。为了更全面地解释这个问题，我们将重点研究材料的静态力学性能，并从刚度、强度、硬度以及塑性四个方面进行详细的阐述。
刚度（Stiffness）
刚度是衡量材料抵抗弹性变形能力的一个指标。它通过弹性模量或杨氏模量来表征。杨氏模量越大，材料的刚度也就越大。简而言之，刚度决定了材料在受到外力作用时，其抵抗变形的能力。
常见的材料杨氏模量如图所示，从左至右依次为金属、高分子材料（包括塑料、橡胶等）、陶瓷材料以及复合材料（如玻璃纤维增强复合材料GFRP、碳纤维增强复合材料CFRP、木聚合板Plywood等）。
强度（Strength）
强度是材料抵抗能力的体现。更具体地说，它反映了材料在静力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。材料的强度与应力密切相关。
工程中常用的强度指标主要有抗拉强度和屈服强度。屈服强度表示材料开始产生不可恢复的塑性变形时的应力水平。而抗拉强度则是指材料在拉伸过程中断裂前的最大应力。
塑性（Plasticity）
塑性是材料在受到外力作用时产生塑性变形而不被的能力。它主要通过伸长率和断面收缩率两个物理量来衡量。
伸长率表示材料在拉伸过程中长度的增加程度，而断面收缩率则反映了材料在拉伸过程中截面积的减少程度。
在材料拉伸实验中，我们可以观察到两种主要的断裂形式：塑性断裂和脆性断裂。具有较好塑性的材料被称为塑性材料，而脆性断裂的材料则属于脆性材料。
硬度（Hardness）
硬度是衡量材料软硬程度的指标。它反映了材料在表面局部体积内抵抗变形，特别是抵抗塑性变形、划痕或压痕的能力。
硬度的测量方法包括压痕法、回调法和刻痕法等。常见的硬度表示方式有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
值得注意的是，硬度、刚度和强度是三个不同的概念。在日常生活中，我们口头上谈论的硬度可能实际上指的是刚度或强度。在工程实际问题中，硬度主要指的是材料的表面硬度，而强度则与材料的或断裂相关，刚度则与材料的变形相关。
下一篇我们将深入探讨各种常见材料的硬度以及它们之间的相互关系。
本篇内容结束。