Unterschied zwischen Festigkeit und Steifheit

Hauptunterschied-Stärke vs. Steifheit

Festigkeit und Steifheit sind zwei physikalische Eigenschaften von Materialien. Beide Begriffe beschreiben, wie stark das Material ist, haben jedoch unterschiedliche Definitionen. Stärke ist die Fähigkeit eines Objekts oder einer Substanz, einer großen Kraft oder einem hohen Druck standzuhalten. Steifigkeit ist die Steifigkeit eines Objekts (das Ausmaß, in dem es einer Verformung als Reaktion auf eine aufgebrachte Kraft widersteht). Daher gibt es einen Unterschied zwischen Festigkeit und Steifheit, obwohl sie austauschbar verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen Festigkeit und Steifigkeit besteht darin, dass die Stärke ist Die Fähigkeit eines Objekts, einer Belastung ohne Bruch standzuhalten, während Steifheit die Fähigkeit eines Objekts ist, einer Verformung zu widerstehen, wenn eine Belastung angelegt wird.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Stärke?
      - Definition, verschiedene Arten, Verformung
2. Was ist Steifheit?
       - Definition, verschiedene Typen, Formel
3. Was ist der Unterschied zwischen Stärke und Steifheit?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Dauerfestigkeit, Schlagfestigkeit, Steifigkeit, Festigkeit, Zugfestigkeit, Streckgrenze

Was ist Stärke?

Die Stärke einer Substanz ist die Fähigkeit dieser Substanz, einer großen Kraft oder einem hohen Druck ohne Bruch oder plastische Verformung zu widerstehen. Bei der plastischen Verformung handelt es sich um die bleibende Verformung oder Formänderung eines Festkörpers ohne Bruch unter der Wirkung einer anhaltenden Kraft. Der Begriff Stärke beschreibt daher die Fähigkeit einer Substanz, eine Kraft ohne physisches Versagen zu unterstützen.

Es gibt verschiedene Begriffe, um die Stärke zu beschreiben. Alle diese Begriffe erklären einige spezifische physikalische Eigenschaften von Materie. Einige dieser Begriffe sind unten angegeben.

• Schlagfestigkeit - die Fähigkeit einer Substanz, einer plötzlich aufgebrachten Kraft standzuhalten.
• Zerreißfestigkeit - die maximale Belastung, der eine Substanz standhalten kann, ohne gedehnt oder gebrochen zu werden.
• Ertragsstärke - die Mindestspannung, die erforderlich ist, um eine dauerhafte Verformung eines Stoffes durchzuführen
• Dauerfestigkeit - Die höchste Beanspruchung, die ein Material für eine bestimmte Anzahl von Zyklen aushalten kann, ohne zu brechen. Dies wird auch als Ausdauerstärke bezeichnet.

Es gibt verschiedene Arten wie duktile Substanzen, spröde Substanzen, elastische Substanzen usw. Die Stärke dieser Substanzen variiert je nach Substanzart. Beispielsweise ist die Stärke einer spröden Substanz die Fähigkeit dieser Substanz, einer angelegten Spannung ohne Bruch standzuhalten, während die Stärke einer duktilen Substanz die Fähigkeit dieser Substanz ist, einer angelegten Spannung ohne plastische Verformung standzuhalten.

Abbildung 1: Typische Spannungs-Dehnungskurve für ein duktiles Material

Die obige Kurve zeigt die Spannungs-Dehnungs-Kurve für ein duktiles Material. Ein duktiles Material ist eine Substanz, die ohne Bruch in dünne Drähte gezogen werden kann. Die Streckgrenze ergibt die Mindestfestigkeit, die erforderlich ist, um das Material dauerhaft zu einem Draht zu verformen. Die ultimative Festigkeit ist die maximale Festigkeit, die das Material während der Verformung aushalten kann.  

Was ist Steifheit?

Steifheit ist die Steifheit eines Objekts. Steifigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit, Verformungen zu widerstehen. Es ist die Beständigkeit gegen Funktionsausfall. Steifheit ist das Gegenteil von Flexibilität. Flexibler ist eine Substanz, weniger steif ist sie. Dieser Begriff wird hauptsächlich für elastische Substanzen verwendet, da spröde Substanzen keine Verformung erfahren.

Die Steifigkeit kann wie folgt ausgedrückt werden:

K = F / δ

• K ist die Steifigkeit
• F ist die ausgeübte Kraft
•  δ ist die Verformung

Abbildung 2: Steifheit einer Substanz, die gebogen werden kann

Die Steifigkeit wird durch die Einheit N / m angegeben. Dies liegt daran, dass die Einheit für die aufgebrachte Kraft N (Newton) ist und die Verformung in m (Metern) angegeben wird. Diese Verformung ist oft eine Längenänderung. Es gibt verschiedene Arten von Steifheit.

• Drehsteifigkeit - Dies ist gegeben durch das aufgebrachte Moment geteilt durch die Drehung
• Axiale Steifigkeit - Dies ist für ein Objekt in Spannung oder Kompression gegeben.

Unterschied zwischen Festigkeit und Steifheit

Definition

Stärke: Die Stärke einer Substanz ist die Fähigkeit dieser Substanz, einer großen Kraft oder einem hohen Druck ohne Bruch oder plastische Verformung zu widerstehen.

Steifheit: Steifheit ist die Steifheit eines Objekts.

Fähigkeit

Stärke: Unter Stärke wird die Fähigkeit eines Objekts verstanden, Belastungen ohne Bruch oder plastische Verformung standzuhalten.

Steifheit: Steifheit beschreibt die Fähigkeit eines Objekts, der Verformung zu widerstehen, wenn eine Spannung angelegt wird.

Fehler

Stärke: Die Stärke bezieht sich auf das körperliche Versagen einer Substanz.

Steifheit: Steifheit bezieht sich auf das funktionelle Versagen einer Substanz.

Substanzen

Stärke: Festigkeit ist sowohl mit elastischen als auch mit spröden Substanzen verbunden.

Steifheit: Steifheit ist hauptsächlich auf elastische Substanzen anwendbar.

Verschiedene Typen

Stärke: Zu den verschiedenen Festigkeitsarten gehören die Schlagfestigkeit, die Zugfestigkeit, die Dauerfestigkeit, die Streckgrenze usw.

Steifheit: Zu den verschiedenen Steifigkeitsarten zählen die Drehsteifigkeit und die axiale Steifigkeit.

Fazit

Festigkeit und Steifheit sind zwei physikalische Eigenschaften von Substanzen. Der Hauptunterschied zwischen Festigkeit und Steifigkeit besteht darin, dass Festigkeit die Fähigkeit eines Objekts ist, einer Beanspruchung standzuhalten, ohne zu brechen, während Steifheit die Fähigkeit eines Objekts ist, der Verformung zu widerstehen, wenn eine Belastung angelegt wird.

Referenz:

1. „Materialstärke“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 13. Januar 2018, hier verfügbar.
2. „Prüfung der physikalischen Eigenschaften: Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit.“ ELTEK International Laboratories, hier erhältlich.
3. Steifheit Engineering Tool Box, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "Strahlsteifigkeit" von Ootsuka02 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. “Spannungsstabiles Material” nach Aufteilung - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia