Pituusjäykkyys

Pituusjäykkyys on materiaalin tai rakenteen ominaisuus, joka kuvaa sen vastustuskykyä pituussuuntaiseen deformaatiolle eli pituuden muutokselle, kun siihen kohdistetaan voimaa pituusakselin suunnassa. Ominaisuus on tärkeä osa kokonaisjäykkyyttä, ja se vaikuttaa rakenteiden kantavuuteen ja toimintaan.

Pituusjäykkyyden peruslaskentaa voidaan tarkastella yksinkertaistetussa tapauksessa, jossa nasausta tukevalla, koko pituudeltaan ohuella palkilla kohdistetaan voima F pituusakselin suuntaan. Pituusmuutos ΔL johtuu F:stä ja on ΔL = FL/(EA), missä E on Youngin moduli ja A on poikkipinta-ala. Tällöin pituusjäykkyys k on määritelty k = F/ΔL = EA/L. Pituusjäykkyys on siis yksikkönä newtonia per metri (N/m) ja riippuu materiaalin ominaisuuksista sekä geometrisista tekijöistä (A ja L).

Käytännössä pituusjäykkyys vaihtelee suuresti materiaalin ja suunnitellun suuntauksen mukaan. Esimerkiksi komposiittimateriaaleissa sekä puussa pituusjäykkyys on usein suurin voimansiirtosuuntaan nähden, jolloin rakenteen suunnittelu kannattaa tehdä orientaatio huomioiden. Myös lämpötila, kosteus, ikä ja rasituksen aikaisempi historia vaikuttavat pituusjäykkyyteen, erityisesti viskoelastisissa ja monitilaisissa materiaaleissa.

Mittoja ja standardeja käytetään pituusjäykkyyden määrittämiseen suoritettaessa uniaxiaalinen jännitys-/venymäkoe (esim. standardit ISO 527 tai ASTM D638 riippuen materiaalista). Tulokset voivat auttaa suunnittelussa, materiaalivalinnoissa sekä suorituskyvyn arvioinnissa erilaisissa ympäristöissä ja käyttöolosuhteissa. See also: Youngin moduli, aksiaalinen jäykkyys, uniaxiaalinen testi.