18.2: Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist ein wichtiges Werkzeug, das die mechanischen Eigenschaften eines Materials grafisch darstellt. Dieses Diagramm wurde aus einem Zugversuch abgeleitet, der an einer sorgfältig vorbereiteten zylindrischen Probe durchgeführt wurde. In der Mitte des Prüflings sind zwei Messmarkierungen eingraviert. Der Abstand zwischen diesen Markierungen wird als Messlänge bezeichnet. Die zylindrische Probe wird in eine Prüfmaschine gelegt, die eine zunehmende zentrische Belastung ausübt. Mit zunehmender Belastung nimmt auch die Messlänge zu. Diese Längenänderung bzw. Dehnung wird für jeden Wert der Belastung mit einer Messuhr erfasst. In vielen Fällen wird gleichzeitig eine zweite Messuhr verwendet, um Änderungen im Durchmesser der Probe zu messen.

Die Spannung wird dann berechnet, indem die Last durch die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe dividiert wird. In der Zwischenzeit wird die Dehnung bestimmt, indem die Dehnung durch die anfängliche Messlänge dividiert wird. Diese berechneten Werte werden dann in einem Diagramm dargestellt, wobei die Dehnung auf der Abszisse und die Spannung auf der Ordinate dargestellt wird, wodurch das Spannungs-Dehnungs-Diagramm entsteht. Insbesondere können Spannungs-Dehnungs-Diagramme je nach Material erheblich variieren. Selbst innerhalb desselben Materials können die Ergebnisse aufgrund einer Reihe von Faktoren variieren, wie z. B. der Temperatur der Probe zum Zeitpunkt der Prüfung und der Geschwindigkeit, mit der die Last aufgebracht wird.

Stellen Sie sich eine zylindrische Probe vor, die in ein System gelegt wird, um ihre Zugfestigkeit zu messen.

Auf dem Mittelteil der Probe sind zwei Messmarken eingraviert. Die Länge zwischen den Markierungen wird als Messlänge bezeichnet.

Dann wird eine Zugbelastung auf beide Enden der Probe aufgebracht.

Mit zunehmender Last nimmt die Messlänge zu, und die Dehnung wird für jeden Lastwert aufgezeichnet.

Gleichzeitig wird auch die Änderung des Durchmessers der Probe erfasst.

Die Spannung wird berechnet, indem die Last durch die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe dividiert wird. Die Dehnung wird berechnet, indem die Dehnung durch die ursprüngliche Messlänge dividiert wird.

Ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm wird dann erhalten, indem die Dehnung als Abszisse und die Spannung als Ordinate aufgetragen wird.

Es ist zu beobachten, dass die Spannung während der Erstbelastung linear mit der Dehnung variiert. Mit zunehmender Belastung führen jedoch kleine Änderungen der Spannung bei den meisten Materialien zu erheblichen Änderungen der Dehnungswerte.

Je nach Temperatur und Ladegeschwindigkeit variieren die Ergebnisse bei einigen Materialien.