[1] Zur Beschreibung dieser Materialien sollte ein greensches Materialmodell verwendet werden. In ihm werden die Spannungen berechnet über die Dichte der Formänderungsenergie als Funktion der Dehnungen. [2] Bekannte Ansätze für die Energiedichte sind die Mooney-Rivlin -, Neo-Hookeschen, Yeoh- oder Ogden -Modelle. Für gummielastische Materialien wurde diese Vorgehensweise durch die Thermodynamik der Entropieelastizität hergeleitet. [3] Thermodynamisch gesehen beruht die Gummielastizität im Wesentlichen auf einer Abnahme der Entropie S in der allgemeinen Formel für die Änderung der Freien Energie bei gegebener Dehnung. Spannungs dehnungs diagramm gummi boss. Dagegen beruht die Elastizität der Hartstoffe (z. B. Metalle) auf der Zunahme der Inneren Energie U. Siehe auch [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Cauchy-Elastizität Hyperelastizität Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] ↑ R. Johannknecht: The Physical Testing and Modelling of hyperelastic Materials for Finite Element Analysis. (= Fortschrittsberichte VDI, Reihe 20.
Dieses Verhalten ist z. typisch für Metalle bei kleinen Belastungen sowie für harte, spröde Stoffe oft bis zum Bruch (Glas, Keramik, sprödharte Kunststoffe wie PVC-U, GFK).
Mit den Begriffen Entropieelastizität oder Gummielastizität bezeichnet man die für Polymere charakteristische Eigenschaft, nach einer Verformung, die auf Streckung von ganzen Makromolekülen oder Molekülsegmenten beruht, wieder in den entropisch günstigeren Knäuelzustand zurückzukehren. Sie beruht auf einer reversiblen Entropie änderung in den Makromolekülen der Materialmatrix, die aus langen Ketten gleicher Bausteine bestehen: Bei einer Verstreckung des Moleküls durch Aufbringen einer äußeren Kraft werden die Bindungswinkel benachbarter Atome entlang der Hauptkette reibungsfrei, d. h. ohne Energieaufwand geändert; zugleich wird die Entropie vermindert (Verminderung der Unordnung). Spannungs dehnungs diagramm gummi worms. Allerdings kann dadurch auch Energie gespeichert werden. Wird die zur Verstreckung führende Kraft entfernt, so führen thermisch induzierte intramolekulare Bewegungen (sog. mikrobrownsche Bewegungen) dazu, dass die Moleküle sich wieder verdrehen; die Entropie wird erhöht, und das Molekül zieht sich zusammen. Gummielastizität tritt bei allen Polymeren im Temperaturbereich oberhalb der Glasübergangstemperatur auf.
Strukturell findet bei viskosem Verhalten eine Relativverschiebung benachbarter Struktureinheiten (Moleküle bzw. Molekülsequenzen bei Polymerwerkstoffen) statt. Die dabei zu überwindenden Reibungskräfte sind abhängig von der Verformungsgeschwindigkeit. Wird ein linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Deformationsgeschwindigkeit beobachtet, so liegt NEWTON'sches Werkstoffverhalten vor. Dieses wird durch die Viskosität als Werkstoffkenngröße charakterisiert. Literaturhinweis Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg. ): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 87/88 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18) Elastische Deformation Eine elastische Deformation ist dadurch gekennzeichnet, dass die von äußeren Kräften geleistete Arbeit reversibel als Formänderungsenergie gespeichert wird. Spannungs-Dehnungslinien, Spannungs-Dehnungs-Diagramm. Besteht zwischen Kraft und Verformung eine lineare unverzögerte Wechselwirkung, dann liegt ein linear-elastisches Werkstoffverhalten vor. Hier gilt das HOOKE'sche Gesetz (siehe Energieelastizität), wobei der Elastizitätsmodul die Federkonstante des Werkstoffs beschreibt.