Крутост

Крутост е способноста на едно тело да се спротивставува на деформацијата предизвикана од некоја надворешна сила.^[1]

Спротивно на ова е флексибилност или свитливост, односно колку е телото посвитливо толку е помалку круто.^[2]

Пресметки

Крутоста, k, на телото е мерка за отпорноста која ја поседува еластичното тело при деформација. За еластично тело со еден степен на слобода (на пример: издолжување и набивање на прачка), крутоста се дефинира како:

k={\frac {F}{\delta }}

каде,

F силата која дејствува на телото

δ е поместувањето предизвикано од силата која дејствува по тој степен на слобода (на пример, промената на должината на растегната пружина.)

Во Меѓународниот систем на мерни единици, крутоста обично се мери во њутни на метар. Во Империалните единиции крутоста обично се мери во фунти (lbs) по инч.

Oпшто дефлексиите (или предлозите) на бесконечниот елемент (кој се сметаат како точка) во еластична тело може да се случат по повеќе длабочини на полето (максиум 6 метри длабочина во една точка).На пример, една точка на хоризонталната греда може да подлежат и вертикално поместување и ротирање на во однос на мед оска.Кога има М степени на слобода на M x M матрица мора да се користат за да се опише на крутоста во моментот.

Дијагоналниот однос во матрицата е директно поврзана со крутоста по истиот степен на слобода и условите на оф-дијагонала се круто спрегнати помеѓу две различни степени на слобода (или на исти или различни точки) или истиот степен на слобода во две различни точки.

Тоа е забележано дека за тело со повеќе hoj, во горната равенка генерално не се применуваат од применетата сила,тоа создава не само остапувањето по свој правец (или степен на слобода), но исто така и оние по должината на другите правци.

За тело со повеќекратна длабочина на полето, со цел да се пресмета конкретна директна поврзаност со крутоста (дијагонала услови), соодветните длабочината на полето се оставени слободни додека останатите треба да бидат ограничени. Во таква состојба, горната равенка може да се користи за да се добие директно поврзаност со крутоста за степенот на слобода што е неограничен.Коефициентот на адекватност меѓу силите на реакција (и моментите) и произведува отклонување на крутоста.

Опис вклучувајќи ги сите можни истегнување и сечења параметри се дадени од страна тензор еластичноста.

Вртежна крутост

Телото може да има вртежна вкочанетост, к, дадени од страна на

k={\frac {M}{\theta }}

кога

М се применува за моментот θ се применува за ротација

Во меѓународниот систем на мерни единици, вртежна крутост обично се мери во њутни-метри во радијан.

Во системот на SAE, вртежна крутост обично се мери во инчи-фунти по степен.

Дополнителни мерки на крутост се добиени на слична основа како, вклучувајќи:

крутост сечење - односот на применетата на сила при сечење на смолкнување на деформација;
торзиона крутост - односот на применетата торзија момент да агол на завртување.

Односи со еластичноста

На модул на растегливост материјалот кој не е ист како и на крутоста се состои од различни компоненти направени од тој материјал. Модулост на растегливост е во сопственост на составните материјали; крутост е во сопственост на објект или дел од една структура, а со тоа тоа е во зависност од различни физички димензии кои ја опишуваат таа компонента. Тоа е модул кој има интензивна сопственост на материјалот; крутост, пак од друга страна, е голема сопственост на цврсто тело кое е зависно од материјалот и неговата форма и гранични услови. На пример, за еден елемент во тензија или компресија, осна крутост;

k={\frac {AE}{L}}

кога

A е површината на напречниот пресек,

Е е (цврстина) модул на растегливост (наспроти Јангов модул),,

L е должината на елементот.

Слично на тоа, на вртежна крутост на права делница е

k={\frac {GJ}{L}}

кога

"Ј" е постојана торзија на делницата;

"Г" е цврстина од модул на материјалот.

Имајте на ум дека во Меѓу народниот систем за едници, овие единици

k:{\frac {N\cdot m}{rad}}

.За посебен случај на неограниченост односно напрегање,тензија или компресија, Јанг модул може да се смета како мерка на крутост на материјалот.

Апликации

Структура на крутост е со главни значење во многу инженерски примени, па на модул на еластичноста често е една од основните својства што се земаат предвид при изборот на материјал. А висок модул на еластичност се бара кога отклонување е пожелно, а потребен е ниска модул на еластичност кога е потребна флексибилност.

Во биологијата, крутоста на вонклеточната матрица е важно за насочување на миграција на клетките во феноменот наречен дуротаксија.

Друга примена на крутост се наоѓа во кожата на биологија. Кожата ја одржува својата структура се должи на нејзината вродена напнатост, придонесува од страна на колаген, вонклеточна белковина која евидентира приближно 75% од сувата маса.^[3] На еластичност на кожата е параметар од интерес, што претставува својата цврстина и можност за проширување, опфаќајќи одлики како што еластичност, крутост. Овие фактори се од функционално значење за пациентите. [1] Ова е од големо значење за пациентите со трауматски повреди на кожата, со што еластичност може да се намали се должи на формирањето и замена на здрава кожа ткиво со патолошка лузна. Ова може да се оцени како субјективно или објективно користење на уред.Овие мерења се во можност да се направи разлика помеѓу кожата здрава, нормална лузни, лузни и патолошки, [1] и метод се применува во клинички и индустриски поставувања за следење и патофизиолошки последици, и ефектите на третмани на кожата.

Поврзано

Наводи

↑ Baumgart F. (2000). „Stiffness--an unknown world of mechanical science?“. Injury. Elsevier. 31. doi:10.1016/S0020-1383(00)80040-6. Посетено на 2012-05-04. “Stiffness” = “Load” divided by “Deformation”
↑ Martin Wenham (2001), „Stiffness and flexibility“, 200 science investigations for young students, стр. 126, ISBN 978-0-7619-6349-3
↑ Chattopadhyay, S.; Raines, R. (August 2014). „Collagen-Based Biomaterials for Wound Healing“. Biopolymers. 101 (8): 821–833. doi:10.1002/bip.22486.

[1] Baumgart F. (2000). „Stiffness--an unknown world of mechanical science?“. Injury. Elsevier. 31. doi:10.1016/S0020-1383(00)80040-6. Посетено на 2012-05-04. “Stiffness” = “Load” divided by “Deformation”

[2] Martin Wenham (2001), „Stiffness and flexibility“, 200 science investigations for young students, стр. 126, ISBN 978-0-7619-6349-3

[3] Chattopadhyay, S.; Raines, R. (August 2014). „Collagen-Based Biomaterials for Wound Healing“. Biopolymers. 101 (8): 821–833. doi:10.1002/bip.22486.

[1]

[2]

[3]