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# A.2.1: 材料的基本性能

## 材料刚度

刚度，即材料抗变形的能力，以其杨氏模量或弹性模量**“E”**为特征。其值越高，材料越硬。

### 表A.2.1.1列出了一些常用建筑材料的E值。

| 材料类型   | $$E  \[kN/cm^2]$$ |
| ------ | ----------------- |
| 钢材     | 21000             |
| 铝材     | 7000              |
| 钢筋混凝土  | 3000              |
| 玻璃纤维   | 7000              |
| 木材（云杉） | 1000              |

对于复合材料（例如：由玻璃纤维和环氧树脂制成的杆件），有必要使用材料测试来延迟执行E的平均值。Karamba3D 所需要的E值输入以（$$kN/cm^2$$千牛顿/平方厘米）为单位。

如果拉伸一块材料，它不仅会变长而且会变薄：它会横向收缩。以钢材为例，其横向应变等于纵向应变的30％。如果梁的横截面高度与跨度的比例较大，则会影响位移响应。

然而，在普通的梁结构中，这种影响并不是非常重要。剪切模量**“G”**描述了这方面的材料性能。

## 特定的重量

“gamma（伽马）”值单位预计为（$$kN/cm^3$$千牛顿每立方米）。这是每单位体积所受的力。由于地球重力加速度（$$a=g=9.81 kg m/s^2$$），根据牛顿定律（$$f=m \cdot a$$），质量为1千克的m其向下作用力为$$f=9.81N$$。为计算结构的挠度，假定$$f=10N$$的值足够精确。如需获得更为精确的值，请更改[“karamba.ini”](/chinese_2_0_0/troubleshooting/4.3.-miscellaneous-problems/4.1.6-changing-karamba.ini-file.md)文件中的“gravity（重力）”条目。如使用英制单位，程序会自动设置“重力（gravity）”的精确值，否则，从lbm到lbf的转换将无法正常进行。

表格A.2.1.1给出了许多典型建筑材料的比重。只有当在荷载上施加重力时，材料的重量才会生效（请参阅第[3.2.1](/chinese_2_0_0/3-in-depth-component-reference/3.2-load/3.2.1-loads.md#gravity)节）。

## 刚度、应力和应变的理论背景

应变是材料加载时长度的增加与其初始长度之间的商。通常用希腊字母$$ε$$表示应变。应力是单位面积上力的集度。根据梁截面的应力，可以通过将截面上每个点的面积与应力的乘积相加（积分）来计算梁承受的法向力。压力通常用希腊字母$$σ$$表示。线性弹性材料在应力和应变之间显示出线性关系。该关系被称为胡克定律，其表达式如下：

$$σ = E \cdot ε$$

“E”代表杨氏模量，它取决于材料并描述其刚度。胡克定律表明，变形越多，施加的作用力就越大。