Rigideität

Rigideität bezeichnet in der Wissenschaft die Eigenschaft, Form und Struktur eines Objekts auch unter äußeren Kräften weitgehend beizubehalten. Der Begriff wird in zwei eng verwandten Bedeutungsfeldern verwendet: der geometrisch-kinematischen Rigideität, die Unverformbarkeit der Struktur, und der materialtechnischen Steifigkeit, dem Widerstand gegen Deformation.

In der Geometrie und Kinematik beschreibt sie die Eigenschaft eines Systems, dessen Abstände zwischen allen Punkten unverändert bleiben. Ein Körper gilt als rigid, wenn seine Form durch zulässige Bewegungen aus Translation und Rotation erhalten bleibt. Abstände zwischen Punkten bleiben konstant; Dreiecke sind in der Ebene in der Regel rigid, einfache Viererrahmen ohne zusätzliche Verbindungen neigen dagegen zur Flexibilität. In der Praxis spricht man auch von rigiden Strukturen oder Rahmen, die durch kinematische Einschränkungen fixiert werden.

Materialrigideität oder Steifigkeit bezieht sich auf den Widerstand eines Materials gegen Verformung bei Belastung. Sie wird durch Größen wie den Elastizitätsmodul (Youngscher Modul) charakterisiert. Höhere Steifigkeit bedeutet geringere Dehnung pro Last. Die Gesamtrigideität einer Struktur ergibt sich aus der Kombination aus ihrer Geometrie und dem Materialverhalten.

Anwendungsfelder reichen vom Maschinenbau, Bauwesen und Robotik bis zur Computergrafik. In der Praxis dient die Geometrische Rigideität der Stabilitätsanalyse; die Materialrigideität ist wesentlich für Tragwerksplanung, Werkstoffauswahl und Leichtbaustrategien.