Stijfheidsmodulen

Stijfheidsmodulen (meervoud) verwijst naar de moduli die de stijfheid van een materiaal bepalen bij verschillende vormen van vervorming. De belangrijkste moduli zijn de elastiteitsmodulus (Youngs modulus) E, de schuifmodulus G en de volumemodulus K. In isotroop elastisch materiaal zijn E, G en K gerelateerd via de Poissoncoëfficiënt ν en via formules zoals G = E/(2(1+ν)) en K = E/(3(1-2ν)). De relaties tussen de stijfheidsmodulen worden mede bepaald door de constitutieverhouding van het materiaal; bij anisotrope materialen zijn deze waarden afhankelijk van richting en worden zij gegeven door de stijfheids- of compliance-tensoren.

Toepassing: In ontwerp en berekeningen wordt vaak E gebruikt voor lengtevervormingen, terwijl G en K belangrijk zijn bij schuif- en volumeveranderingen. Een materiaal met hoge G en K is stijf tegen respectievelijk schuif- en volumevervorming. De eenheid is pascal (Pa), meestal uitgedrukt in GPa voor metalen en polymeren.

Metingen: G wordt vaak bepaald via torsietesten, directe schuiftesten of trillings-/resonantietesten. E en ν kunnen via statische trekproeven afgeleid worden; omzetting met isotropie.

Achtergrond: Materiaaleigenschappen zoals temperatuur, kristalstructuur en verontreinigingen beïnvloeden stijfheidsmodulen; bij composieten variëren G-waarden per richting en per laag.