18.7:  Plastisches Verhalten

Das elastische Verhalten eines Materials ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung verschwindet, sobald die Belastung entfernt wird, sodass das Material in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann. Wenn die Spannung jedoch die Streckgrenze überschreitet, beginnt das Nachgeben, was den Beginn einer plastischen Verformung oder einer bleibenden Verformung markiert. Dieser Wechsel vom elastischen zum plastischen Verhalten wird durch den Spannungsspitzenwert und die Dauer bis zur Entlastung beeinflusst. Eine faszinierende Beobachtung ergibt sich, wenn eine Probe geladen, entladen und wieder geladen wird. Die neue Belastungskurve spiegelt die vorherige Entlastungskurve in der Nähe der Streckgrenze wider, die in Richtung der ursprünglichen Spannungs-Dehnungs-Kurve verläuft. Diese Verschiebung weist auf einen Anstieg der Proportional- und Elastizitätsgrenzen als Folge der anfänglichen Kaltverfestigung hin.

Trotz dieser Zunahmen bleibt der Bruchpunkt konstant, was auf eine Verringerung der Duktilität hinweist. 

Der Bauschinger-Effekt wird beobachtet, wenn eine zweite Last in entgegengesetzter Richtung zur ersten ausgeübt wird. Dieses Phänomen führt zu einer Abnahme der Streckgrenze infolge der Änderung des Lastpfads und das Spannungs-Dehnungs-Diagramm wird gekrümmt, ohne dass es eine ausgeprägte Streckgrenze gibt. Wenn eine erhebliche Anfangsbelastung zu einer Kaltverfestigung führt, beträgt die gesamte Spannungsänderung zwischen der höchsten Zug- und der maximalen Druckspannung das Doppelte der Streckgrenze, was die Reaktion des Materials auf erhebliche Spannungs- und Dehnungsschwankungen veranschaulicht.

Materialien, die durch Zugbelastung belastet werden, zeigen ein elastisches und lineares Verhalten bis zur Streckgrenze. Nimmt man die Last an der Streckgrenze ab, nehmen Spannung und Dehnung linear ab. Die Dehnung kehrt nicht auf Null zurück, was auf eine plastische Verformung hinweist.

Die plastische Verformung wird durch den maximalen Spannungswert und die bis zur Lastabnahme verstrichene Zeit beeinflusst.

Nach dem erneuten Laden folgt die Probe der vorherigen Entlastungskurve bis in die Nähe der Streckgrenze und richtet sich dann an der ursprünglichen Spannungs-Dehnungs-Kurve aus, was auf eine höhere Streckgrenze als die anfängliche Kaltverfestigung hindeutet.

Der Bruchpunkt bleibt jedoch unverändert, was auf eine verminderte Duktilität hindeutet.

Ist die Anfangsbelastung groß genug, um eine Kaltverfestigung des Materials bei C' zu verursachen, erfolgt die Entlastung entlang der Linie C'D'.

Wenn eine Drucklast aufgebracht wird, nimmt die Streckgrenze über eine gekrümmte Bahn auf einen maximalen Punkt H' ab, wodurch das Material entlang H'J' nachgibt.

Während die Druckspannung kleiner ist als die Streckgrenze, entspricht die Gesamtspannungsänderung zwischen der maximalen Zugspannung und der Druckspannung dem Doppelten der Streckgrenze.

• Plastic Behavior - When stress surpasses a certain point causing permanent changes.
• Elastic Behavior - Characterized by the removal of stress when load is removed.
• Yield Point - The commencement point of plastic deformation in a material.
• Bauschinger Effect - Reduction in yield strength due to a reversal in load direction.
• Permanent Set - Strain remaining in a material after the load is removed.

• Define Plastic and Elastic Behavior – Understanding their relevance in everyday life (e.g., materials we use).
• Contrast Elastic vs Plastic Behavior – Delve into key differences (e.g., response to stress).
• Explore the Yield Point Phenomenon – Understanding why and when deformation occurs (e.g., stress-strain curve).
• Explain the Bauschinger Effect – Understanding how load direction impacts strength.
  
• Apply Permanent Set in Context – Explaining how it affects the lifespan of materials.

• What is Elastic Behavior and how it differs from Plastic Behavior?
• What is the Yield Point Phenomenon, and why is it significant in engineering?
• How does the Bauschinger Effect impact the properties of a material?

• Students – Grasps the concepts of plastic and elastic behavior and their significance
• Educators – Provides a clear framework for teaching material science

• Researchers – Gains insights into the stress and strain behaviour of materials
  
• Science Enthusiasts – Deepens understanding of how different materials behave under stress