orthotropisch

Orthotropisch is een term uit de materiaalkunde en ingenieurswetenschappen die verwijst naar een materiaal waarvan de mechanische eigenschappen verschillend zijn langs drie onderling loodrechte richtingen. Een orthotroop (orthotropisch) materiaal heeft drie vlakken van symmetrie die loodrecht op elkaar staan, waardoor de sterkte, stijfheid en andere eigenschappen afhankelijk zijn van de draairichting van de belasting.

In lineaire elastische termen wordt vaak gesproken van negen onafhankelijke elastische constants: drie Young-moduli E1, E2, E3 in de respectievelijke richting, drie schuifmoduli G12, G23, G13 en drie Poisson-couplings ν12, ν23, ν13. Deze constants bepalen hoe spanning leidt tot rek in elk van de drie hoofdrichtingen en hoe rek in de ene richting spanning in een andere richting veroorzaakt. De constitutieve relatie kan worden uitgedrukt met een 6×6-stijfheids- of compliatiematrix, waarbij de symmetrieën van het materiaal de overige onderdelen bepalen.

Voorbeelden van orthotrope materialen zijn hout, bepaalde laminaatcomposieten en veel gesteenten die vererend zijn in lagen of vezelverzadigde structuren. Ook veel fiberglas- en koolstofvezelversterkte composieten tonen orthotrope eigenschappen afhankelijk van de oriëntering van de vezels ten opzichte van de belasting.

Toepassingen richten zich op ontwerp en analyse waar richtingafhankelijk gedrag een cruciale rol speelt, zoals in houten constructies, plaatmaterialen en geavanceerde laminaten. Bij modellering en simulatie (bijv. finite-elementen) worden orthotrope constitutieve modellen gebruikt om realistische voorspellingen van sterkte en deformatie te krijgen. Zie ook anisotropie en isotropie voor vergelijking van verschillende materiaaleigenschappen.