i et tidligere indlæg kiggede vi på stress-belastningskurven og dens forhold til forskellige aspekter af materialestyrke — trækstyrke, flydestyrke og brudstyrke, for eksempel. Og mens vi ofte tænker på materialer og strukturer med hensyn til styrke, er “styrke” teknisk set et mål for, hvor meget kraft et materiale kan modstå, før permanent deformation eller fiasko opstår. For korrekt kørsel af lineære guider, aktuatorer og andre bevægelseskomponenter er det imidlertid typisk vigtigere at vide, hvor meget afbøjning objektet vil opleve under en given belastning — med andre ord, den vigtigere egenskab er objektets stivhed.
et materiales stivhed indikerer dets evne til at vende tilbage til sin oprindelige form eller form, efter at en påført belastning er fjernet.
når et materiale udsættes for en belastning — sin egen ikke — understøttede vægt, en ekstern påført belastning eller begge dele-oplever det stress og belastning. Stress (larr) er en indre kraft på materialet forårsaget af belastningen, og belastning (larr) er deformationen af det materiale, der er resultatet af denne stress. Enhedslængde) kaldes elasticitetsmodulet, betegnet E.
forholdet mellem stress og belastning kaldes også et materiales elastiske modul, trækmodul eller Youngs modul.
i henhold til Hookes lov er elasticitetsmodulet hældningen af den lineære del af spændingstammen, op til den proportionale grænse (også kaldet “elastisk grænse”), mærket nedenfor som punkt A.
et materiale, der er stærkt, kan modstå høje belastninger uden permanent deformation. Et materiale, der er stift, kan modstå høje belastninger uden elastisk deformation. En anden materiel egenskab, der undertiden forveksles med styrke eller stivhed, er hårdhed. Hårdhed definerer et materiales evne til at modstå lokaliseret (overflade) deformation, ofte på grund af friktion eller slid.
i modsætning til styrke er et materiales stivhed eller elasticitetsmodul en iboende egenskab ved materialet, og eksterne faktorer såsom temperatur eller materialebehandling har meget ringe effekt på dets værdi.
det er dog vigtigt at bemærke, at stivheden af en struktur i praktiske anvendelser afhænger af både materialets elasticitetsmodul og strukturens geometri med hensyn til plan inertimoment (også kaldet andet øjeblik af område). Planar inertimoment, i, udtrykker, hvordan materialets område er fordelt omkring bevægelsesaksen.
produktet af elasticitetsmodul og plan inertimoment kaldes undertiden materialets bøjningsstivhed (EI).
i ligninger for afbøjning vises begge stivhedsfaktorer — elasticitetsmodulet (E) og det plane inertimoment (i) — i nævneren. Dette giver mening, fordi afbøjning er omvendt relateret til stivhed.
Billedkredit:
med andre ord, jo højere materialets elasticitetsmodul og jo højere objektets plane inertimoment er, desto mindre vil strukturen afbøjes under en given belastning.