Осевая жесткость шпильки определяет относительное осевое перемещение между цилиндрическими гранями (или круговыми кромками), связанными с ним. Вращательная жесткость шпильки определяет относительное вращательное движение между соединенными цилиндрическими гранями (или круговыми кромками). Все исследования моделируют пружину, используемую в качестве соединителя-шпильки, как линейную эластичную.
Можно оценить значения осевой и вращательной жесткости на основе геометрии стержня шпильки:
| Осевая жесткость |
Жесткость вращения |
 |
 |
| Можно использовать линейную жесткость стержня с постоянным диаметром при натяжении. K = AE/L
A - площадь поперечного сечения пружины
E - модуль упругости пружины
L - свободная длина пружины без прогиба
|
Можно использовать линейную жесткость стержня с постоянным диаметром при кручении. K = JG/L
J - полярный момент инерции = 2I
I — момент инерции = (Πr4)/4
r - радиус витка
G — модуль жесткости = E/(2(1+ν))
E - модуль упругости пружины
v — коэффициент Пуассона
L - свободная длина пружины без прогиба
|
Для шпильки, соединяющей более двух цилиндрических граней или кромок, программа перераспределяет осевую и вращательную жесткость на основе геометрических свойств каждого сегмента шпильки (например, площадь сечения, полярный момент инерции и длина). Сегмент шпильки соединяет две последовательные цилиндрические грани и имеет два концевых соединения.