Unterschied zwischen isotroper und Orthotropie

Hauptunterschied - Isotropisch vs. Orthotrop

Alle Materialien haben chemische und physikalische Eigenschaften. Physikalische Eigenschaften können entweder mechanische oder thermische Eigenschaften sein. Materialien können aufgrund der gemessenen Werte für mechanische und thermische Eigenschaften als isotrop, anisotrop oder orthotrop eingestuft werden. Der Hauptunterschied zwischen isotrop und orthotrop ist der isotrope Mittel mit einheitlichen mechanischen und thermischen Eigenschaften in jeder Richtung, während orthotrope Mittel nicht in allen Richtungen gleichmäßige mechanische und thermische Eigenschaften aufweisen.

Wichtige Bereiche

1. Was ist isotrop?
     - Definition, Eigenschaften, Beispiele
2. Was ist Orthotrop?
     - Definition, Eigenschaften, Beispiele 
3. Was ist der Unterschied zwischen isotroper und Orthotropie
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Anisotrop, Symmetrieachsen, Glas, Isotrop, Material, Metall, Orthotrop, Quer Isotrop

Was ist isotrop?

Isotrop bezieht sich auf eine bestimmte Substanz mit gleichmäßigen mechanischen und thermischen Eigenschaften in jeder Richtung. Mit anderen Worten, isotrope Materialien haben in allen Richtungen die gleichen Werte für thermische und mechanische Eigenschaften. Isotrope Materialien haben unendlich viele Symmetrieebenen.

Ein Material wird isotrop, wenn ein hohes Maß an chemischer Bindung vorliegt. Zum Beispiel sind Glas und Metalle isotrope Materialien. In einem Metall gibt es viele Atome, die Elektronen in verschiedene Richtungen teilen, und die chemische Bindung ist ungerichtet. Daher sind die mechanischen und thermischen Eigenschaften in jeder Richtung ähnlich. Dies macht es isotrop.

Abbildung 1: Glas ist ein isotropes Material

Ein Gasgemisch ist isotrop. Dies liegt daran, dass, wenn Wärme auf dieses Gasgemisch aufgebracht wird, diese Wärme sich überall in diesem Gas ausbreiten wird und die Temperatur dieses Gasgemisches an jedem Punkt dieses Gemisches gleich wäre.

Isotropes Material kann entweder homogen oder nicht homogen sein. Zum Beispiel sind Glas (im obigen Bild) und Stahl kein homogenes Material, aber isotrop. Wenn ein gleichmäßiger Druck auf Stahl ausgeübt wird, verformt sich jeder Punkt zu gleichen Teilen.

Einige Beispiele

• Dichte
• Dämpfung
• Ertragsstärke
• Elastizitätsmodul

Was ist Orthotrop?

Orthotrop bezieht sich darauf, nicht in jeder Richtung einheitliche mechanische und thermische Eigenschaften zu haben. Orthotrope Materialien haben unterschiedliche Werte für dieselbe Eigenschaft, wenn sie in verschiedene Richtungen gemessen werden. Wenn ein Material orthotrop ist, hat es mechanische und thermische Eigenschaften, die einzigartig und unabhängig von dieser Richtung sind.

Dieser Begriff wird für die drei Hauptrichtungen definiert, in denen die Abmessungen eines Materials angegeben werden. Diese sind zueinander senkrecht: Längs-, Radial- und Tangentialrichtung. Daher haben orthotrope Materialien drei Symmetrieachsen.

Abbildung 2: Drei Symmetrieachsen für einen Holzklotz

Orthotrope Materialien zeigen Werte für Eigenschaften an einem bestimmten Punkt in einem Objekt und nicht im gesamten Objekt. Wenn das Objekt jedoch homogen ist, können die gemessenen Werte gleich sein. Transversalisotrope Materialien sind orthotrope Materialien, die nur eine Symmetrieachse haben.

Unterschied zwischen isotroper und Orthotropie

Definition

Isotrop: Isotrop bezieht sich auf eine bestimmte Substanz mit gleichmäßigen mechanischen und thermischen Eigenschaften in jeder Richtung.

Orthotrop:  Orthotrop bezieht sich darauf, nicht in jeder Richtung einheitliche mechanische und thermische Eigenschaften zu haben.

Achsen der Symmetrie

Isotrop: Isotrope Materialien haben unendlich viele Symmetrieebenen.

Orthotrop:  Orthotrope Materialien haben drei Symmetrieachsen.

Beispiele

Isotrop: Isotrope Eigenschaften können in Metall, Glas usw. Beobachtet werden.

Orthotrop: Orthotrope Eigenschaften können in Holz, einigen Kristallen, gewalzten Materialien usw. beobachtet werden.

Fazit

Materialien können aufgrund der gemessenen Werte hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften entweder als isotrop oder orthotrop bezeichnet werden. Der Hauptunterschied zwischen isotrop und orthotrop ist, dass isotrope Mittel in jeder Richtung einheitliche physikalische Eigenschaften aufweisen, wohingegen orthopädische Mittel nicht in jeder Richtung einheitliche physikalische Eigenschaften aufweisen.

Verweise:

1. "Isotropie: Definition & Materialien". Study.com, hier erhältlich.
2. "Isotrope und Orthotrope Materialien". 2012 SOLIDWORKS Hilfe - Isotrope und Orthotrope Materialien hier erhältlich.
3. „Orthotropes Material“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 26. August 2017, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "1476905" (Public Domain) über Pixabay
2. "Wood growth sick" (CC BY 2.5) über Commons Wikimedia