越小研说车 | 刚度？静刚度，动刚度？都是啥？

关于刚度，之前我们讲解过刚度和强度的区别，其中提到：刚度就是构件抵抗变形的能力，也就是说同样大小的力，作用在不同构件，产生的位移/变形越大，则构件刚度越小。简单来说就是，越难变形，刚度越大。

但是在整车性能开发中，大家经常会听到静刚度、动刚度，那它们又是什么呢？又代表着构件的什么性能呢？

结合刚度的定义来判断，静刚度就是构件在静载荷下抵抗变形的能力，其中变形又分为弯曲、扭转、拉伸等。

在此以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。

弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。

静刚度是静载荷下构件抵抗的能力，同理，动刚度是构件在动态载荷下抵抗变形的能力。动态荷载作用下力与位移的关系，可以用动刚度来描述。且动刚度具有以下特点：

1. 当载荷频率很小，或者趋近于0时，动刚度等于静刚度，即相当于静载荷作用；

2. 当荷载频率接近固有频率时，会出现共振，这时候很小的荷载会引起很大的位移，所以动刚度会出现最小值。

3. 当荷载频率非常大的时候，由于每个周期都太短，结构来不及做出响应，实际产生的位移也就很小，所以动刚度就会增大。

在汽车性能研发的过程中，刚度是不可或缺的一个性能项，尤其是在越野车的开发中，部分零部件的动、静刚度要求极为关键，例如车身：

当汽车在行驶过程中，左右车轮两边受到的载荷方向不一致的时候（交叉轴），车身会由于扭转，产生扭转变形。如果车身扭转刚度较低，则扭转变形就会变大，导致汽车在行驶过程中出现部件之间相互摩擦碰撞的现象，引起异响。为了避免此类情况发生，就要提高车身的静态扭转刚度。

当车辆在行进过程中，周围会存在很多振源：发动机振动、路面振动等等，而这些振源在车身端产生的载荷都是动态的，如果车身动刚度不足，响应频率的幅值低，则容易产生共振，影响NVH性能。

北汽越野车研究院