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Stijfheid

Steifheit oder Steifigkeit ist der Grad, in dem ein Material oder Konstruktion gegen elastische Verformung Widerstand. Das Gegenteil ist Flexibilität.

Definition

Ein Körper, auf den eine Kraft ${Anzeigestil F}$ wird entlang derselben eine elastische Verformung erfahren, wenn die Kraft nicht zu groß ist Freiheitsgrad als die Macht. Die Größe ${Anzeigestil-Delta}$ dieser Verformung ist proportional zur aufgebrachten Kraft: Der Kehrwert der Proportionalitätskonstante heißt Steifigkeit ${displaystyle k}$ vom Körper:

{displaystyle k={frac {F}{delta }}}

In dem Internationales Einheitensystem ist die Steifigkeit gemessen in Newton pro Meter.

Torsionssteifigkeit

Ein Körper kann auch Torsionssteifigkeit oder Rotationssteifigkeit ${displaystyle k}$ haben die Proportionalitätskonstante in der Gleichung, die die elastische Drehung über dem Winkel zeigt ${Anzeigestil-Heta}$ gibt bei einem etablierten Paar ${Anzeigestil M}$ :

{Anzeigestil M=k, heta}

In der ISO wird die Rotationssteifigkeit normalerweise in Newtonmeter pro . gemessen radial.

Beziehung zum Elastizitätsmodul

Elastizitätsmodul ist nicht gleich Steifigkeit. Das Elastizitätsmodul ist eine Eigenschaft des Materials selbst. Steifigkeit ist eine Eigenschaft eines Festkörpers und hängt ab von:

das Material
die Form
die Voraussetzungen

Beispielsweise beträgt die axiale Steifigkeit für einen Körper, auf den Druck und Zug ausgeübt werden, ${displaystyle k}$ :

{displaystyle k={frac {AE}{L}}}

,

in welchem

{Anzeigestil A}

ist der Querschnitt des Elements,

{Anzeigestil E}

ist der Elastizitätsmodul,

{Anzeigestil L}

ist die Länge des Elements.

Einsatz im Maschinenbau

Die Steifigkeit einer Struktur ist in vielen technologischen Anwendungen von großer Bedeutung. Der Elastizitätsmodul ist in vielen Fällen eine der wichtigsten Eigenschaften bei der Materialauswahl. Ein hoher Elastizitätsmodul ist erforderlich, wenn Durchbiegungen, Bewegungen und Verschiebungen des Materials unerwünscht sind; ein niedriger e-modul ist Voraussetzung für materialien mit flexibler struktur.

Siehe auch

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