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In der zweiten Darstellung sind auch der lineare und der nicht lineare Bereich eingezeichnet. elastisch-plastische Verformung Die anschließende Abbildung umfasst die Darstellung der Verfestigung und der Entfestigung. Verfestigung und Entfestigung Besondere Eigenschaften der Baustoffe: Elastizität und Plastizität hast du bereits kennengelernt. Gummielastizität – Wikipedia. Nun stellen wir dir weitere Eigenschaften vor: Sprödigkeit: Ein Baustoff wird als spröde bezeichnet, wenn bei einer Belastung der Bruch plötzlich eintritt und nicht durch große Verformungen unmittelbar vor dem Bruch angekündigt wird. Zähigkeit bzw. Duktilität: Ein Baustoff ist zäh oder duktil, wenn bei einer Belastung bis zum Versagen, der Bruch allmählich eintritt und sich durch große plastische Verformungen ankündigt. Einflussparameter auf das Baustoffverhalten Nun folgt eine Auflistung der wichtigsten Einflussparameter auf das Baustoffverhalten: Umwelteinflüsse, z. B. Temperatur, relative Feuchte Zusammensetzung des Werkstoffes Bindungsart, Struktur Porosität ausgewählte Spannungs-Dehnungs-Diagramme In den nächsten Abbildungen siehst du spezielle Spannungs-Dehnungs-Diagramme.
Das sieht dann so aus: Links die Situation nach dem Freischneiden. Wir müssen offenbar die Kräfte F ex und – F ex anbringen um zu verhindern, daß die Probe jetzt auseinander läuft. Rechts ist die Vektorzerlegung von – F ex in die Normalkraft F norm und die Scherkraft F scher gezeigt. Für die beiden Kräfte gilt F norm = F ex · sin Q F scher = F ex · cos Q Dividieren durch die Fläche A = A 0 /sin Q der (noch etwas speziellen) Ebene A ergibt für die Normal- und Scherspannung in A s norm = F norm A = F ex · sin Q A 0 /sin Q = F ex · sin 2 Q A 0 = s ex · sin 2 Q s scher = F scher A = F ex · cos Q A 0 /sin Q = F ex · sin Q · cos Q A 0 = F ex · ½ · sin 2 Q A 0 = s ex 2 · sin 2 Q Für eine beliebige Ebene, die dann durch zwei Winkel charakterisiert werden muß, erhalten wir etwas längere, aber immer noch einfach ableitbare Beziehungen. Spannungs dehnungs diagramm gummi king. Dies wird in einem eigenen Modul ausgeführt, da uns hier die mit den obigen Formeln ableitbaren Schlußfolgerungen genügen. Zunächst machen wir uns klar, daß zwischen Spannungen und Kräften jetzt ein fundamentaler Unterschied besteht; sie sind nicht mehr Synonyme für im wesentlichen dieselbe Situation, d. nur durch einen konstanten Faktor unerschieden.
Ein Beispiel für die Verwendung des Spannungs-Dehnungs-Diagramms ist die Auswahl von Schraubverbindungen im Maschinenbau. Hierbei werden in der Regel konkrete und umfangreiche Berechnungen durchgeführt, welchen Belastungen die Schraube ausgesetzt wird und demnach wird die Auswahl getroffen. Dabei spielen natürlich enorm viele unterschiedliche Faktoren eine Rolle, unter anderem Rahmenbedingungen wie Gewichts- und Kostenbegrenzungen. Ist die Kraft die auf die Schraube wirkt rechnerisch bestimmt, muss deren im Zugversuch festgestellte und im Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellte, Zugfestigkeit dieser Belastung gewachsen sein. Höheren Kräften kann entgegengewirkt werden in dem man den Durchmesser, also die Größe der Schraube erhöht oder eine Schraube aus einem Material mit einer höheren Zugfestigkeit wählt. Deformation – Lexikon der Kunststoffprüfung. Dazu sind auf Maschinenschrauben deren Festigkeitsklassen angegeben. Mit diesen Angaben lassen sich Zugfestigkeit und Streckgrenze der Schrauben ermitteln. Häufig findet sich auf dem Schraubenkopf die Bezeichnung 8.
Wir betrachten beide Versuche parallel Zugversuch parallel zur Faser Zugversuch senkrecht zur Faser Bedingung: Die Dehnung e ist auf jeder Querschnittsfläche gleich groß Bedingung: Die Spannung s ist auf jeder Querschnittsfläche gleich groß. Falls das schwer einzusehen ist: Die " Schneideprozedur " anwenden Die Spannung muß auf der Querschnittsfläche variieren - um die Fasern um e zu dehnen muß man auf der Faserquerschnittsfläche mehr Kraft anwenden als auf einer gleichgroßen Fläche der Matrix Die Dehnung variiert. Die Fasern werden weniger stark gedehnt als die Matrix In Formeln haben wir In Formeln haben wir e = e F = e M s F = E F · e s M = E m · e e = V F · e F + V M · e M da sich die gesamte Dehnung als Summe der Dehnung in den relativen Volumenanteilen von Faser und Matrix darstellt.
Duktile Kunststoffe weisen oft eine gut definierte Streckspannung mit Dehnungen an der Streckspannung von 5–10% auf ( Bild c). Nachfolgend wird dann in der Regel eine plastische Deformation registriert, deren absoluter Betrag wesentlich von der Deformationsgeschwindigkeit abhängt. In Abhängigkeit von der Art des Kunststoffes kann dann auch eine Verfestigung auftreten. Die Notwendigkeit von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen ⋆ Die Ratgeber Lounge. Bild 1: Schematische Darstellung anisotroper Deformationen a) nichtlinear elastische Deformation b) mechanische Hysterese c) Streckspannung und plastische Deformation Viskose Deformation Im Unterschied zum elastischen Verhalten zeichnet sich viskoses Verhalten durch eine vollständige Irreversibilität der Deformationsprozesse aus. Daraus folgt: Eine einmal aufgebrachte Verformung bleibt auch nach Entlastung erhalten, der Zusammenhang zwischen Spannung und Deformation ist nur unter Berücksichtigung der Vorgeschichte eindeutig, nicht jedoch umkehrbar eindeutig bestimmbar. Die zur Verformung aufgewendete Arbeit wird vom Werkstoff vollständig dissipiert.
Elastizitätsmodul E (Abkürzung E-Modul) Der Elastizitätsmodul E ist ein Materialkennwert, der den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten beschreibt. Er definiert das Verhältnis des Spannungsanstiegs und der dabei zunehmenden Dehnung bei unbeeinflusster Querschnittsverformung des Prüfkörpers. Spannungs dehnungs diagramm gummi worms. Der Elastizitätsmodul wird mit E-Modul oder als Formelzeichen mit "E" abgekürzt und hat die Einheit einer mechanischen Spannung. Man unterscheidet das Kurzzeit-E-Modul, bestimmt im Zugversuch (nach DIN EN ISO 527-Teil 1) sowie das Langzeit E-Modul bzw. Kriechmodul, bestimmt im Biegeversuch (nach DIN EN ISO 178) und Zugversuch (siehe Bild 1). Bild 1: Übersicht der mechanischen Prüfverfahren zur Bestimmung des E-Moduls Quelle: DIN Berlin Seine experimentelle Ermittlung erfolgt unter einachsiger Belastung, wobei die Probekörper sowohl reiner Zug- als auch Biegezugbeanspruchung ausgesetzt sein können. Der E-Modul wird werkstoffspezifisch in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm (siehe Bild 2) dargestellt.
Deformation Anisotrope Deformation In einer Vielzahl von Kunststoffen ist der Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung schon bei kleinen Deformationen nichtlinear ( Bild a). Wie das Bild aber zeigt, besteht trotzdem Proportionalität zwischen der Spannung und der Dehnung. In diesem Fall ist im Gegensatz zu den meisten metallischen Werkstoffen jedoch die Voraussetzung der linearen Proportionalität nicht erfüllt. Ein anderes nichtlineares Verhalten zeigt ein bis zu hohen Dehnungen be- und entlasteter Gummi oder elastomerer Werkstoff ( Bild b). Liegt die Entlastungskurve unter der Belastungskurve, wird im Dehnungszyklus Energie dissipiert. Dieses Phänomen ist als Hysterese bekannt. Die Bezeichnung ist jedoch nur dann anwendbar, wenn der Werkstoff in die Nulldeformation zurückkehrt. Ist der elastomere Werkstoff gefüllt oder verstärkt, dann tritt wie auch bei anderen Kunststoffen, eine permanente Verschiebung auf, auch wenn diese unter der Dehnung bei der Streckspannung, d. h. im elastischen bzw. viskoelastischen Bereich liegt.