Stijfheidsratio

Stijfheidsratio is een maatstaf voor hoe stijf een systeem of component is ten opzichte van een referentie. In de techniek wordt meestal de verhouding k1/k2 bedoeld, waarbij k de stijfheid is. Stijfheid k is gedefinieerd als de verhouding tussen de opgebrachte kracht F en de resulterende vervorming Δx (k = F/Δx). Voor een eenvoudige staaf of kabel met lengte L, dwarsdoorsnede A en materiaal met Young's modulus E geldt de axiale stijfheid k = EA/L. Bij een veer is k = F/Δx.

De stijfheidsratio tussen twee componenten kan dan geschreven worden als k1/k2 = (E1A1/L1) / (E2A2/L2). Als beide componenten hetzelfde materiaal en dezelfde geometrie hebben, vermindert dit tot k1/k2 = E1/E2. In complexe systemen is de stijfheidsratio een belangrijk kenmerk van dynamische gedrag: de verhouding tussen stijfheden beïnvloedt trillingsfrequenties, modevormen en belastingverdeling, en wordt vaak gebruikt in ontwerpoptimalisatie en eindige-elementanalyse.

Belangrijke aandachtspunten: stijfheid is richtingafhankelijk bij anisotrope materialen (dus de ratio kan per richting verschillen); bij grote vervormingen of bij variaties in temperatuur kunnen de stijfheden veranderen; in multibody- of continue-media kan men gebruikmaken van een stijfheidsmatrix in plaats van enkel een scalair k.

Zie ook: stijfheid, Young's modulus, veerconstante, eigenfrequentie, buckling.