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Der Zugversuch ergibt eineFülle von Materialeigenschaften: |
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Unterscheidung spröde - duktil - gummiartig usw.; und damit auch elastische - plastische
Verformung. | |
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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. |
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Mechanismen dazu indirekt bestimmbar: |
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Elastizität aus Änderung Bindungsabstände
(alle Kristalle, ...). Maximale Dehnung wenige % oder kleiner. |
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Gumimielastizität: Maximale Dehnung 100 % und mehr
Þ Reiner Entropieeffekt! |
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Plastische Verformung: Erzeugung und Bewegung von Versetzungen. |
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Auf beliebigen Ebenen im Probekörper steht die wirkende Kraft nicht senkrecht
auf der betrachteten Ebene, deshalb: | |
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Zerlegung der Spannung in Normalspannungen (s) und Scherspannungen
(t). | |
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Spannungsverläufe (blau) als Funktion des Ebenenwinkels
Q). sind nicht mehr ähnlich dem Kraftverlauf (rot). |
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Scherspannungen bestimmen die plastische Verformung! |
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Spezielle elastische Verformungen werden mit passenden elastischen Modulen beschrieben |
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| G = |
E
2(1 + n) |
» 0,4 E (für n » 0,3) |
| K = |
E
3(1 – 2n) |
» 0,8 E (für
n » 0,3) |
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Einachsiger Zug (und Druck): E-Modul und Querkontraktionszahl
n » 0.2 .... 0.5 |
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Reine Scherung: Schermodul G |
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Allseitiger Druck: Kompressionsmodul K |
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Benötigt werden in isotropen homogenen Materialien aber immer nur 2 elastische
Module! Ein beliebiger Modul ist immer durch zwei andere darstellbar. |
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Elastisches Verhalten von Verbundwerkstoffen (Typisch: Hartes Material (z.B. Fasern)
mit EF in weicher Matrix mit EM) ist leicht eingrenzbar: |
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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. |
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Epa = EF · VF + EM · (1 – VF)
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Entspricht Reihen- bzw. Parallelschaltung von Widerständen (oder Kondensatoren,
oder Mischung von Dielektrizitätskonstanten, oder ...). |
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Analogie ist weitgehend: Elektrische / mech. Spannung (= Ursache) produziert Wirkung = Dehnung
/ Strom proportional zur Ursache. E bzw. Widerstand R sind Proportionalitätsfaktoren. |
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Die beiden Extremfälle im EVB - VF Diagramm grenzen
alle möglichen Fälle der Verteilung von hartem Material in weicher Matrix
ein! | | |
© H. Föll (MaWi 1 Skript)
