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Bis zu dieser Stelle liegt eine rein elastische Verformung vor. Bis zu dieser Spannung ist der Probenwerkstoff belastbar, ohne bleibend (genauer: mehr als 0, 2%) verformt zu werden! Der E(lastizitäts)-Modul ist ein rein theoretischer Wert. Würde man die Gerade der elastischen Verformung nach oben Verlängern, bis eine Dehnung von 100% ablesbar wäre (Verdoppelung der Probenlänge) kann an dieser Stelle die Spannung abgelesen werden, die dafür theoretisch nötig wäre. Praktisch wäre die Probe längst zerbrochen. Spannungs dehnungs diagramm keramik 50. Der E-Modul ist ein Maß für die Kraft, die zur elastischen Verformung eines Werkstoffs aufgebracht werden muss. Die Zugfestigkeit ist die maximale, während des Versuchs aufgetretene Zugspannung. Sie ist an der höchsten Stelle der Kurve ablesbar. Ab dieser Spannung fängt der Probenstab an, sich einzuschnüren (schmaler zu werden). Die Bruchdehnung ist die Dehnung (abzüglich der elastischen Verformung), bei der die Probe zerbrochen ist. Sie ist am Ende der Kurve ablesbar. Bei dieser Dehnung zerbricht der Werkstoff!
Elastische materialien im spannungs-dehnungs-diagramm Die Spannungs-Dehnungs-Kurve von Materialien unterscheidet sich für verschiedene Materialklassen, wie z. B. linear elastisch, nicht linear elastisch, linear viskoelastisch und nicht linear viskoelastisch. Elastizität Elastische Materialien, die kleinen Verformungen ausgesetzt sind, zeigen ein lineares Spannungs-Dehnungs-Verhalten, ausgedrückt durch das bekannte Hookesche Gesetz. Die Steigung dieser Kurve ergibt den Elastizitätsmodul des Materials. Metalle, Keramik, Kreide usw. Spannungs dehnungs diagramm keramik 30. weisen diese Eigenschaften auf und werden als linear elastisch klassifiziert. Materialien unter dieser Klassifizierung können keine endlichen Verformungen ertragen, da sie ihre Elastizität verlieren, was zu plastischem Fließen oder plötzlichem Versagen führt. Materialien wie Polymere, Elastomere, biologische Gewebe usw. zeigen ein nichtlineares elastisches Verhalten, wenn sie großen Verformungen ausgesetzt werden. Die Dehnungsrate kann bis zu 700% der ursprünglichen Länge betragen.
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Übergangstemperatur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Die Sprödigkeit der meisten Werkstoffe nimmt bei sinkender Temperatur zu. Die Übergangstemperatur ist diejenige, bei der die Elastizitätsgrenze die Bruchspannung übersteigt. Die Peierls-Spannung kann thermisch aktiviert überwunden werden, sodass die kritische Schubspannung mit zunehmender Temperatur abnimmt. [3] Dies ist in Metallen, insbesondere kubisch raumzentrierten und hexagonalen Kristallsystemen mit einem c/a Verhältnis zwischen 1, 63 und 1, 73, mit einer geringeren Anzahl an aktivierbaren Gleitebenen zu erklären. Diese Versprödung ist in kubisch flächenzentrierte Metalle oder austenitische Stähle weit weniger ausgeprägt. Typisch für Stähle sind Übergangstemperaturen von zwischen −60 und 40 °C. Spannung-Dehnung Diagramm Keramik, Metall und Elastomer | WT2 | Repetico. Übergangsdehnrate [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Die Geschwindigkeit, mit der ein Werkstoff umgeformt wird, trägt zu dessen Versprödung bei. [4] Die Dehnratensensitivität gibt an, wie stark die kritische Schubspannung von der Dehnrate abhängig ist.
Das Maxwell-Modell und das Kelvin-Voight-Modell haben lineare viskoelastische Materialien erfolgreich charakterisiert. Die Modelle sind unten gezeigt Viskoelastische Materialien zeigen Spannungsrelaxation und Kriechverhalten (zeitabhängige Eigenschaften). Eine Spannungsrelaxation tritt auf, wenn die Spannung bei einem konstanten Spannungswert mit der Zeit abnimmt, und ein Kriechen tritt auf, wenn die Spannung bei einem konstanten Spannungswert mit der Zeit zunimmt. Beide Verhaltensweisen sind unten dargestellt Sowohl die lineare als auch die nichtlineare Viskoelastizität können weiter in viskoelastische Feststoffe und viskoelastische Flüssigkeiten unterteilt werden. Spannungs dehnungs diagramm keramik 40. Sie können durch die Spannungsrelaxationskurven unterschieden werden, die sie aufweisen. In dem Spannungsrelaxationsexperiment erreicht der Spannungswert bei einem endlichen Zeitwert für ein viskoelastisches Fluid Null, während bei einem viskoelastischen Feststoff die Spannungsrelaxationskurve bei einem endlichen Spannungswert gesättigt ist.
Das nach Robert Hooke benannte hookesche Gesetz dient der Beschreibung des elastischen Verhaltens von Festkörpern. Hier verhält sich die elastische Verformung einer Werkstoffprobe proportional zur der auf sie einwirkenden Belastung. Mit dem hookeschen Gesetz wird also das linear-elastische Verhalten von Festkörpern beschrieben. Ein solches Verhalten ist beispielsweise für Metalle bei geringen Belastungen typisch, ebenso für andere harte und spröde Stoffe wie Silizium, Glas oder Keramik. Dabei stellt das hookesche Gesetz den linearen Sonderfall im Elastizitätsgesetz dar. In Zusammenhang mit Spannung und Verformung werden keine quadratischen und höheren Ordnungen berücksichtigt. Diese treten typischerweise bei duktilen (Metalle, deren Temperatur die Fließgrenze überschreitet), plastischen oder nicht-linear elastischen (Gummi) Verformungen auf. Der eindimensionale Fall im hookeschen Gesetz Bei einem prismatischer Körper mit einer Länge l 0 und Querschnittsfläche A gilt daher bei einer einachsigen Druck- oder Zugbelastung an der x-Achse entlang: Spannung in Abhängigkeit von der Dehnung σ x - Spannung in Belastungsrichtung E - Elastizitätsmodul ε x - Dehnung in Belastungsrichtung Die Proportionalitätskonstante E wird hierbei Elastizitätsmodul genannt, σ ist die vorliegende Spannung und ε die Dehnung (Verformung in Längsrichtung).