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Prüfspannung

1920
Zugversuch an hochfestem Stahl zur Bestimmung der Dehnungsspannung in der Werkstoffkunde.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Bei Materialien, die keine eindeutige Streckgrenze auf ihrer Spannungs-Dehnungs-Kurve, wie Aluminium oder hochfester Stahl, ist die "Dehnungsspannung" das technische Äquivalent. Sie ist definiert als die Stress die erforderlich ist, um eine kleine, festgelegte Menge an dauerhafter (plastischer) Verformung zu erzeugen, in der Regel 0,2% der ursprünglichen Messlänge. Dieser Wert, [latex]\sigma_{0.2}[/latex], wird bei Konstruktionsberechnungen als praktische Elastizitätsgrenze des Materials verwendet.

Viele technische Werkstoffe, insbesondere duktile Metalle wie Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen und bestimmte Stahlsorten, zeigen nicht das eindeutige, plötzliche Fließverhalten wie Baustahl. Ihre Spannungs-Dehnungskurve geht allmählich von elastischem zu plastischem Verhalten über. Für Konstruktions- und Sicherheitszwecke benötigen Ingenieure einen einheitlichen Punkt, um den Beginn der bleibenden Verformung zu definieren. Dies ist der Punkt, an dem die Dehngrenze, auch bekannt als Offset Streckgrenzewird entscheidend. Um ihn zu bestimmen, wird ein Zugversuch durchgeführt, bei dem die Spannung gegen die Dehnung aufgetragen wird. Auf diesem Diagramm wird eine Linie gezeichnet, die parallel zum anfänglichen linearen (elastischen) Teil der Kurve verläuft, aber um einen bestimmten Dehnungswert, meist 0,2% (oder 0,002 Dehnung), vom Ursprung versetzt ist. Die Spannung, bei der diese versetzte Linie die Spannungs-Dehnungskurve schneidet, wird als die 0,2%-Dehnungsspannung ([latex]\sigma_{0.2}[/latex]) definiert.

Dieser Wert ist ein praktisches und reproduzierbares Maß für die Elastizitätsgrenze des Materials. Er bedeutet, dass das Material, wenn es bis zu diesem Spannungsniveau belastet und dann entlastet wird, eine dauerhafte Verformung von 0,2% erfahren hat. Obwohl eine gewisse plastische Verformung stattgefunden hat, wird sie als gering genug angesehen, um für viele strukturelle Anwendungen akzeptabel zu sein. Diese Konvention ermöglicht es den Ingenieuren, Bauteile aus Materialien ohne scharfe Fließgrenze nach denselben Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgrundsätzen zu konstruieren wie solche mit einer solchen, so dass sichergestellt ist, dass sich die Strukturen unter ihren Konstruktionslasten nicht dauerhaft verformen.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Werkstoffkunde

Typ

Materialeigenschaft

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Hookesches Gesetz der Elastizität
  • Entwicklung der Zugprüfmaschine
  • das Konzept von Stress und Belastung
  • die Notwendigkeit, die mechanischen Eigenschaften neuer Legierungen zu charakterisieren, die im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert entwickelt wurden

Anwendungen

  • Materialspezifikation für Luft- und Raumfahrtlegierungen
  • Design von Automobilkomponenten
  • Statikberechnungen für Gebäude und Brücken
  • Qualitätskontrolle in der Metallproduktion
  • Finite-Elemente-Methode analyse (fea) materialmodelle

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • automatisierte Dehnungsaufnehmer zur präzisen Messung der Dehngrenze
  • Digitale Bildkorrelation (DIC) zur berührungslosen Abbildung von Dehnungsfeldern und Ermittlung der Dehngrenze
  • Entwicklung neuer Legierungen mit maßgeschneiderten Dehngrenzeneigenschaften
  • Akustik emission techniques to detect the onset of dislocation movement corresponding to proof stress
  • in-situ proof stress measurement during additive Fertigung Prozesse
  • Nanoindentierungstechniken zur Abschätzung der Dehngrenze im Mikromaßstab
  • Modelle des maschinellen Lernens zur Vorhersage der Prüfspannung anhand der Materialzusammensetzung und der Verarbeitungshistorie
  • Standardisierung der Dehngrenze für Verbundwerkstoffe
  • Software zur automatisierten Analyse von Zugversuchsdaten zur Berechnung der Dehngrenze
  • tragbare Geräte zur Bestimmung der Prüfspannung vor Ort
Verwandte Themen: Streckgrenze, Dehngrenze, Spannungs-Dehnungs-Kurve, plastische Verformung, Elastizitätsgrenze, Zugversuch, Materialwissenschaft Duktilität, 0,2% Offset, Zinsauslauf.

Historischer Kontext

Prüfspannung

1910
1910
1920
1920
1920
1922
1925-01-01
1910
1910
1920
1920
1920
1922
1924
1927

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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