7.1.5 Merkpunkte zu Kapitel 7.1: Zugversuch

Der Zugversuch ergibt eineFülle von Materialeigenschaften:
Zugversuch Zugversuch
Unterscheidung spröde - duktil - gummiartig usw.; und damit auch elastische - plastische Verformung.
Zahlenwerte für E-Modul (E = ds/de); Fließgrenze Rp, max. Zugfestigleit RM, Bruchdehnung und Spannung, Zähigkeit (Fläche unter s - e Kurve) als Funktion der Temperatur T und der Verformungsgeschwindigkeit de/dt.  
Mechanismen dazu indirekt bestimmbar:  
Elastizität aus Änderung Bindungsabstände (alle Kristalle, ...). Maximale Dehnung wenige % oder kleiner.  
Gumimielastizität: Maximale Dehnung 100 % und mehr Þ Reiner Entropieeffekt!  
Plastische Verformung: Erzeugung und Bewegung von Versetzungen.  
 
Auf beliebigen Ebenen im Probekörper steht die wirkende Kraft nicht senkrecht auf der betrachteten Ebene, deshalb:  
Normal- und 
Scherspannung
snorm =  sex · sin2 Q
sscher =  sex
2 
· sin 2 Q 
Zerlegung der Spannung in Normalspannungen (s) und Scherspannungen (t).  
Spannungsverläufe (blau) als Funktion des Ebenenwinkels Q). sind nicht mehr ähnlich dem Kraftverlauf (rot).  
Scherspannungen bestimmen die plastische Verformung!
 
Spezielle elastische Verformungen werden mit passenden elastischen Modulen beschrieben  
G  =   E
2(1 + n)
 »  0,4 E      (für n » 0,3)

K  =   E
3(1 – 2n)
 »  0,8 E      (für n » 0,3)
Einachsiger Zug (und Druck): E-Modul und Querkontraktionszahl n » 0.2 .... 0.5  
Reine Scherung: Schermodul G  
Allseitiger Druck: Kompressionsmodul K  
Benötigt werden in isotropen homogenen Materialien aber immer nur 2 elastische Module! Ein beliebiger Modul ist immer durch zwei andere darstellbar.  
 
  Elastisches Verhalten von Verbundwerkstoffen (Typisch: Hartes Material (z.B. Fasern) mit EF in weicher Matrix mit EM) ist leicht eingrenzbar:  
E-Modul Verbundmaterial
    Extremfälle: "Harte" gleichförmig verteilte Fasern mit Volumenanteil VF senkrecht oder parallel zur Zugrichtung ergibt Extremwerte für den effektiven E-Modul EVB des Verbundwerkstoffs : Epa und Ese.  
         
   
Epa = EF · VF + EM · (1 – VF)
Ese =



1
 VF
EF
+ 1 – VF
EM
 
 
Gesamtverhalten Verbundwerkstoff
Entspricht Reihen- bzw. Parallelschaltung von Widerständen (oder Kondensatoren, oder Mischung von Dielektrizitätskonstanten, oder ...).    
Analogie ist weitgehend: Elektrische / mech. Spannung (= Ursache) produziert Wirkung = Dehnung / Strom proportional zur Ursache. E bzw. Widerstand R sind Proportionalitätsfaktoren.    
  Die beiden Extremfälle im EVB - VF Diagramm grenzen alle möglichen Fälle der Verteilung von hartem Material in weicher Matrix ein!    

Mit Frame Zurueck Weiter als PDF

© H. Föll (MaWi 1 Skript)