Otpornost nasuprot žilavosti: razlika i usporedba

Ključni za poneti

1. Materijalni odgovor na stres: U znanosti o materijalima, i otpornost i žilavost odnose se na sposobnost materijala da apsorbira energiju. Otpornost je sposobnost materijala da apsorbira energiju kada se elastično deformira (tj. nije trajno) i da oslobodi tu energiju nakon rasterećenja. Žilavost je, s druge strane, ukupna količina energije koju materijal može apsorbirati prije pucanja, uključujući i elastičnu i plastičnu (tj. trajnu) deformaciju.
2. Površina ispod krivulje naprezanje-deformacija: Otpornost je predstavljena površinom ispod elastičnog dijela (do granice popuštanja) krivulje naprezanje-deformacija materijala, kvantificirajući energiju po jedinici volumena koju materijal može apsorbirati i oporaviti. Žilavost je predstavljena ukupnom površinom ispod krivulje naprezanje-deformacija, do točke loma, označavajući sposobnost materijala da apsorbira energiju prije kvara.
3. Primjene i karakteristike materijala: U projektiranju konstrukcija ili proizvoda odabire se materijal visoke otpornosti kada je cilj minimizirati deformacije pod naprezanjem i osigurati povratak materijala u izvorni oblik (poput opruga). Materijal visoke žilavosti odabire se kada je cilj spriječiti iznenadni kvar uslijed pukotine ili zareza (kao kod karoserija automobila ili brodskih trupova).

Što je otpornost?

Otpornost se definira kao svojstvo koje pokazuje materijal da pohranjuje ili apsorbira energiju bez trajne deformacije. Kada je podvrgnut napetosti ili kompresiji, to je jedno od mehaničkih svojstava materijala. 

Materijali koji pokazuju veliku snagu otpornosti podvrgavaju se deformaciji unutar granice elastičnosti i ponovno pokazuju svoj izvorni oblik. Primjeri materijala koji pokazuju svojstva otpornosti su – guma i određene legure.

Što je žilavost?

Žilavost se definira kao sposobnost koju pokazuje bilo koji materijal da apsorbira energiju bez loma. To je također jedno od mehaničkih svojstava materijala. Mjeri se ukupnom površinom ispod krivulje naprezanje-deformacija. 

Ponašanje materijala u pogledu žilavosti povezano je s materijalima koji imaju sposobnost podvrgnuti se plastičnoj deformaciji prije sloma. Formula za čvrstoću je sljedeća –
Žilavost=Područje ispod krivulje naprezanje-deformacija

Razlika između otpornosti i žilavosti

1. Pojam otpornosti definiran je kao svojstvo koje pokazuje materijal da pohranjuje ili apsorbira energiju bez trajne deformacije. U isto vrijeme, pojam žilavosti definiran je kao sposobnost koju pokazuje bilo koji materijal da apsorbira energiju bez loma.
2. Ponašanje koje pokazuje elastični materijal je elastična deformacija u kojoj materijal ponovno dobiva svoj izvorni oblik. Nasuprot tome, žilavost koju pokazuju materijali nalikuje plastičnoj deformaciji u kojoj materijal prolazi trajnu deformaciju.
3. Otpornost se mjeri cjelokupnom površinom koja pokriva elastično područje krivulje naprezanje-deformacija. Dok se, nasuprot tome, s druge strane, žilavost materijala mjeri cjelokupnom površinom ispod krivulje naprezanje-deformacija.
4. Značaj elastičnosti materijala je sposobnost apsorbiranja energije i oporavka nakon male deformacije. Usporedno, s druge strane, značaj žilavosti materijala je sposobnost da spriječi velike deformacije ili udarce. 
5. Trokutasto područje krivulje naprezanje-deformacija ispod elastičnog područja predstavlja otpornost. U isto vrijeme, žilavost je predstavljena ukupnom površinom ispod krivulje naprezanje-deformacija.
6. Ponašanje materijala u slučaju otpornosti je da je povezano s materijalima koji pokazuju visoke module elastičnosti (krutost). Usporedno, s druge strane, ponašanje materijala u pogledu žilavosti povezano je s materijalima koji imaju sposobnost podvrgnuti se plastičnoj deformaciji prije sloma. 

Usporedba između otpornosti i žilavosti

Parametar usporedbe	Elastičnost	Žilavost
Definicija	To je svojstvo koje pokazuje materijal da pohranjuje ili apsorbira energiju bez trajne deformacije	To je sposobnost koju pokazuje bilo koji materijal da apsorbira energiju bez lomljenja
ponašanje	Elastična deformacija	Plastična deformacija
Mjera	To je cjelokupna površina ispod elastičnog područja krivulje naprezanje-deformacija	To je cijelo područje ispod krivulje naprezanje-deformacija
Značaj	To je sposobnost apsorbiranja energije i oporavka nakon male deformacije	To je sposobnost da se spriječi velika deformacija ili udar
Prikaz	Trokutasto područje krivulje naprezanje-deformacija ispod elastičnog područja	Ukupna površina ispod krivulje naprezanje-deformacija
Materijalno ponašanje	Povezano s materijalima koji pokazuju visoke module elastičnosti (krutost)	Povezano s materijalima koji imaju sposobnost podvrgnuti se plastičnoj deformaciji prije kvara
Formula	Otpornost=0.5×Deformacija pri tečenju×Naprezanje pri tečenju	Žilavost=Područje ispod krivulje naprezanje-deformacija
Jedinice	J / m3 ili J/g	J / m2 ili J/m3
Kritična uporaba	Za apsorpciju udaraca i nosivost s granicom elastičnosti	Materijali koji mogu pokazati značajne udarce ili plastičnu deformaciju

Reference

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022391318303585

Zadnje ažuriranje: 24. studenog 2023