بررسی تفاوت سختی و مقاومت
سختی (Stiffness) چیست؟
سختی (stiffness)، سفتی، صلبیت، شقی یا صلابت که بعضاً به اشتباه استحکام نیز نامیده می شود، به معنای میزان مقاومت یک جسم در برابر تغییرشکل است. به بیان دیگر سختی عبارت است از معکوس میزان تغییر شکل یک جسم هنگامی‌که یک واحد نیرو (نیروی وارده می‌تواند فشاری، کششی، خمشی، برشی یا پیچشی باشد) به آن اعمال گردد.
پس دیمانسیون سختی برابر واحد نیرو (نیوتون در واحد SI) تقسیم بر واحد طول (متر در واحد SI) است. برای یک نیروی مشخص، هر چقدر تغییر شکل سازه کمتر باشد، سختی آن سازه بیشتر خواهد بود. همان طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، در مهندسی زلزله، سختی ذاتاً در محدوده رفتاری الاستیک و خطی بررسی می‌شود.
همین مثال را در رابطه با سازه و سختی یک طبقه از آن می شود گفت، یک طبقه از سازه‌ای را فرض کنید، هرچقدر تیرها و ستون های آن طبقه بزرگتر و قوی تر باشند در اصطلاح، در مجموع سختی آن طبقه در مقابل تغییر مکان (دریفت) بیشتر هست.
تعریف دیگر سختی، عبارت است از میزان انرژی ذخیره شده در یک جسم بر اثر نیروی وارده بر آن؛ ایستادگی در برابر تغییر مکان را سختی می‌نامند. بر اساس مقدار سختی و جرم سازه می‌توان مقدار پریود نوسانی سازه را از فرمول زیر به دست آورد.
.لذا با ثابت بودن جرم سازه، سختی و پریود ارتعاش با یکدیگر رابطه عکس خواهند داشت.
مفهوم سختی در مقاومت مصالح و تحلیل سازه ها، همانند ثابت فنر در فیزیک است. این مفهوم، به صورت نیروی موردنیاز برای تغییر شکل عضو های سازه در واحد طول تعریف می‌شود. همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است هر سازه را می‌توان به عنوان مجموعه ای از فنرها در نظر گرفت. به همین دلیل، نیروها و تغییر شکل های موجود در آن، به وسیله رابطه زیر (مشابه معادله فنر) به دست می آیند.
k : سختی
F : نیروی اعمال شده
δmax : تغییر شکل ماکسیمم در عضو مورد نظر
بررسی تفاوت سختی و مقاومت
Hardness به معنای سختی شیمیایی یک ماده است که ناشی از ترکیب‌بندی و فرمول شیمایی ماده بوده و از خواص و ذات یک ماده می باشد؛ اما Stiffness به معنای سختی فیزیکی است و در مورد یک ماده به کار نمیرود و مربوط به یک جسم یا المان یا ماژول است؛ و با شکل سطح مقطع و طول جسم و دیگر پارامترهای فیزیکی و همچنین مدول الاستیسیته در ارتباط است.
منبع:
سبزسازه