Stijfheid

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De stijfheid of rigiditeit geeft aan in welke mate een materiaal of een constructie zich tegen elastische vervorming verzet.

Definitie[bewerken]

De stijfheid k van een lichaam is

k=\frac {F} {\delta}

Waar

F de toegepaste kracht is
δ de door de kracht geproduceerde afwijking langs dezelfde vrijheidsgraad (de verandering in lengte van een veer bijvoorbeeld).

In het Internationale Systeem van Eenheden, wordt de stijfheid typisch gemeten in newtons per meter. Algemeen gezien kan een punt van een lichaam in verschillende richtingen bewegen, de vrijheidsgraden. Een punt op een balk kan bijvoorbeeld onder doorbuiging een verticale verplaatsing en een rotatie ondergaan ten opzichte van de onvervormde aslijn. De term die deze bewegingen verbindt met de krachten langs dezelfde vrijheidsgraden, is de stijfheidsmatrix K:

 F= K \delta \,

Rotatiestijfheid[bewerken]

Een lichaam kan ook een rotatiestijfheid hebben, k weergegeven door

k=\frac {M} {\theta}

in het ISO wordt de roterende stijfheid doorgaans gemeten in Newton-meter per radiaal.

Verhouding met elasticiteitsmodulus[bewerken]

Elasticiteitsmodulus is niet hetzelfde als stijfheid. De elasticiteitsmodulus is een eigenschap van het materiaal zelf. Stijfheid is een eigenschap van een vast lichaam en hangt af van:

  • het materiaal
  • de vorm
  • de randvoorwaarden

Bijvoorbeeld, voor een element waarop druk en trek worden uitgeoefend is de axiale stijfheid k:


k=\frac {AE} {L}

Waar

A is de dwarsdoorsnede van het element,
E is de elasticiteitsmodulus,
L is de lengte van het element.

Gebruik in techniek[bewerken]

De stijfheid van een structuur is van groot belang in vele technologische toepassingen. de elasticiteitsmodulus is vaak één van de belangrijkste eigenschappen bij het selecteren van een materiaal. Een hoge elasticiteitsmodulus wordt gevraagd wanneer verleggingen/bewegingen/verschuivingen ongewenst zijn, terwijl een lage elasticiteitsmodulus vereist is wanneer de flexibiliteit nodig is.

Zie ook[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties