Stivhetstilvektforhold

Stivhetstilvektforhold er et mål på hvor stiv en gjenstand eller struktur er i forhold til sin vekt. Det brukes for å vurdere hvor effektivt et design motstår deformasjon når det bærer belastning, uten at vekten blir unødvendig stor. En høy verdi av stivhetstilvektforholdet antyder at et system gir god stivhet per enhet vekt.

I praksis måler man stivheten av en komponent eller struktur og deler den på vekten. For en enkel fjær med stivhet k (N/m) og vekt W (N = mg) blir stivhetstilvektforholdet k/W. For bøyende konstruksjoner er stivheten ofte kvantifisert som bending stiffness EI; i en forenklet cantilever-beregning kan man bruke k_b ≈ EI/L^3, og derfor forholdet k_b/W ≈ (EI/L^3)/(mg). Avhengig av modell og lasttype kan også andre uttrykk brukes; måleenheter kan derfor være 1/m eller andre avhengig av definisjonen.

Anvendelser inkluderer luftfart, bilindustri, bygg og anlegg, samt sportsutstyr og robotikk, der sammenligning av materialer og geometriske designvalg skjer for å oppnå ønsket stivhet med lav vekt. Det gir et komparativt verktøy for å prioritere lette, men samtidig stive løsninger.

Begrensninger inkluderer at definisjonen og beregningsformen påvirkes av geometri, lasttype og om systemet er statisk eller dynamisk. Forskning og praksis anbefaler derfor å bruke stivhetstilvektforholdet som et komparativt mål i kombinasjon med andre egenskaper (f.eks. materialets Youngs modulus, massfordeling og kostnader) når beslutninger tas.

Relaterte begreper inkluderer spesifikk stivhet (stivhet per masse) og generell stivhet samt EI og Youngs modulus.