相同材料和外形的兩個物體，實心的是不是一定比空心的強度/剛度大呢？
比如兩個塑料玩具模型，空心的那個是不是無論怎樣設計內部結構都不如實心的強度/剛度大呢？我想做3D列印，非物理專業，力學小白。謝謝！
一般來說，如果受力是一樣的話，實心的肯定比空心的強度、剛度、穩定性要好。之所以把中間的材料掏空，是因為中間部分對材料剛度的貢獻小，做成空心的是為了節省材料而又不太影響強度、剛度、穩定性。俗話說「好鋼要用在刀刃上」，就是這個道理。這樣的例子有很多，矩形截面梁變成T形截面梁，實心磚牆變成空鬥牆，路燈用鋼管不用實心，等等。
但是實心材料有個缺點，就是浪費材料、而且重量比空心材料要大，本身就是一個負擔，實心的不一定比空心的強度大、剛度大、穩定性好。
舉個例子，一根10米長的鋼管，自身重量是100斤，假設這個鋼管在跨中可以懸掛一個100斤的鐵塊。
但是如果把鋼管換成實心的鋼桿，自身重量變成150斤，這個時候，鋼桿跨中還能不能放一個100斤的鐵塊就要打個疑問號了。因為鋼管到鋼桿，抵抗力雖然提高了，但是外力也增大了，也就是說，分子分母都變大了，那你說比值就一定會變大嗎？
所以，中間有一個平衡點，如果自重增加快一點，鋼桿就不可以承受100斤鐵塊；如果抵抗力增加快一點，則鋼桿可以承受這個鐵塊。我記得當年學應力應變的時候算過，圓柱體和同直徑同材料的圓管縱嚮應變（剪切力還是什麼力忘記了）是一樣大的，而且教授還說所以骨頭都是空心管裝。
簡而言之，正應力相等，力臂越大收到的彎距越大，而內部的彎距較小，因此可做成空心。
至於剛度（這裡討論抗彎剛度），材料相同，剛度EI中的彈性模量E就確定了，剛度就取決於取決於截面慣性矩；外形相同的話實心截面的慣性矩大於空心截面，所以實心體的剛度會更大。而強度的話，材料相同強度也是一樣的吧，要比較兩者的強度應該是放在相同的應力狀態之下的啊
不一定 取決於應力狀態
顯然題主預設了一個前提，兩構件受力狀態相同，不然不同受力情況下提強度和剛度是無意義的。
分拉壓彎剪扭逐一分析考慮。
構件受拉壓彎剪扭時，在其他條件一樣的情況下，不考慮失穩時，截面係數（S、Iz、Ip）越大，實心的強度一定比空心的大。考慮失穩時，也是空心構件先翹曲或失穩。其他情況相同時，外形一樣的，空心構件強度和剛度一定比實心的低。推薦閱讀：
