Stivhed

Stivhed er en grundlæggende egenskab ved et materiale eller et system, der beskriver dets modstand mod deformation under belastning. I materialvidenskab og teknik betegnes stivheden ofte ved Youngs modul (E), som angiver forholdet mellem spænding og den tilsvarende deformation (strækning) i retningen af belastningen. En høj stivhed betyder lille deformation for en given spænding, mens lav stivhed giver større deformation. Stivhed afhænger af materialets sammensætning og struktur, temperatur, bearbejdning og tilstand af defekter.

Stivhed måles ofte gennem modulus som Youngs modul, shear modulus og bulk modulus. For mange materialer er stivheden også retningsafhængig (anisotropi), så modulerne varierer med orientering og belastningsretning. Temperatur og varmebehandling kan ændre krystalstruktur og dermed stivheden.

I ingeniør- og designpraksis spiller stivhed en central rolle for, hvordan et element bærer belastninger, reagerer på vibrationer og når buckling eller plastisk deformation. Materialer som stål har høj stivhed og ofte høj styrke, mens polymerer og skum typisk har lavere stivhed. Kompositmaterialer kan være meget stive i visse retninger og mindre i andre, hvilket udnyttes i konstruktion og produktion.

I biomedicin og biologi anvendes også begrebet stivhed til kroppens væv og led. Passiv stivhed beskriver strukturers modstand uden muskelaktivitet, mens aktiv stivhedinvolverer muskelkontraktion. Stivheden påvirker bevægelse, stabilitet og risiko for skader, og den ændres ved aldring, sygdom eller træning.

Måling af stivhed sker ved mekaniske tests som træk- eller trykprøver, bøjeprøver og resonansmålinger, samt mindre invasiv eller ikke-ødelæggende metoder som indentation og dynamiske tests.