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Definition der Zug-, Druck-, Scher-, Torsions- und Streckgrenze von Materialien

Spannung ist definiert als die Kraft pro Flächeneinheit. Somit lautet die Formel zur Berechnung der Spannung:

Wobei σ die Spannung bezeichnet, F die Last ist und A die Querschnittsfläche ist. Die am häufigsten verwendeten Einheiten für Stress sind die SI-Einheiten oder Pascal (oder N / m2), obwohl manchmal andere Einheiten wie psi (Pfund pro Quadratzoll) verwendet werden.

Kräfte können in verschiedene Richtungen ausgeübt werden, wie:

• Zug oder Dehnung

• Druck oder Quetschen/Quetschen

• Scheren oder Reißen/Schneiden

• Torsion oder Verdrehen

Daraus ergeben sich zahlreiche entsprechende Spannungsarten und damit Mess-/zitierte Festigkeiten. Während Datenblätter oft Werte für die Festigkeit (z. B. Druckfestigkeit) angeben, sind diese Werte rein einachsig, und es sollte beachtet werden, dass im wirklichen Leben mehrere verschiedene Spannungen wirken können.

Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit ist definiert als die maximale Zugbelastung, der ein Körper vor dem Versagen standhalten kann, geteilt durch seine Querschnittsfläche. Diese Eigenschaft wird manchmal auch als Zugfestigkeit oder UTS bezeichnet.

AZoM - Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe - Zugspannungen

Typischerweise verhalten sich Keramiken unter Spannung schlecht, während Metalle ziemlich gut sind. Fasern wie Glas, Kevlar und Kohlefaser werden häufig polymere Materialien in Richtung der Zugkraft hinzugefügt, um ihre Zugfestigkeit zu verstärken oder zu verbessern.

Druckfestigkeit

Die Druckfestigkeit ist definiert als die maximale Druckbelastung, die ein Körper vor dem Versagen tragen kann, geteilt durch seine Querschnittsfläche.

AZoM - Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe - Druckspannungen

Keramiken haben typischerweise gute Zugfestigkeiten und werden unter Druck z.B. Beton eingesetzt.

Scherfestigkeit

Die Scherfestigkeit ist die maximale Scherbelastung, der ein Körper standhalten kann, bevor ein Ausfall auftritt, geteilt durch seine Querschnittsfläche.

AZoM - Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe - Scherspannungen

Diese Eigenschaft ist für Klebstoffe und Verbindungselemente sowie für Vorgänge wie das Guillotinieren von Blechen relevant.

Torsionsfestigkeit

Die Torsionsfestigkeit ist die maximale Torsionsspannung, der ein Körper standhalten kann, bevor er ausfällt, geteilt durch seine Querschnittsfläche.

AZoM - Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe - Torsionsspannungen

Diese Eigenschaft ist für Bauteile wie Wellen relevant.

Streckgrenze

Streckgrenze ist definiert als die Spannung, bei der ein Material von elastischer Verformung zu plastischer Verformung wechselt. Sobald dieser Punkt, der als Streckgrenze bezeichnet wird, überschritten ist, kehren die Materialien nach dem Entfernen der Spannung nicht mehr zu ihren ursprünglichen Abmessungen zurück.

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