Stress and Strain
Die technische Spannung ([latex]\sigma[/latex]) ist die aufgebrachte Last geteilt durch die ursprüngliche Querschnittsfläche ([latex]A_0[/latex]), während die technische Dehnung ([latex]\epsilon[/latex]) die Änderung der Länge ([latex]\Delta L[/latex]) geteilt durch die ursprüngliche Länge ([latex]L_0[/latex]) ist. Diese Definitionen, [latex]\sigma = \frac{F}{A_0}[/latex] und [latex]\epsilon = \frac{\Delta L}{L_0}[/latex], sind grundlegend für die Darstellung von Spannungs-Dehnungs-Kurven, setzen aber voraus, dass die Abmessungen der Probe während der Prüfung konstant bleiben.
Technische Spannungen und Dehnungen sind grundlegende Konzepte in der Materialwissenschaft und Mechanik und bieten eine vereinfachte, aber dennoch leistungsfähige Möglichkeit, die Reaktion eines Materials auf äußere Kräfte zu beschreiben. Die Annahme, dass die Querschnittsfläche konstant bleibt ([latex]A_0[/latex]), gilt für kleine Verformungen, insbesondere im elastischen Bereich. Wenn ein Material jedoch eine erhebliche plastische Verformung erfährt, ändert sich seine Querschnittsfläche - ein Phänomen, das bei Zugversuchen als Einschnürung bekannt ist. Diese Veränderung bedeutet, dass die technische Spannung nicht mehr der tatsächlichen Spannung entspricht, die das Material an seiner engsten Stelle erfährt. In ähnlicher Weise basiert die technische Dehnung auf der ursprünglichen Länge, die bei großen Verformungen im Vergleich zu einer Messung der momentanen Dehnung weniger genau sein kann.
Trotz dieser Einschränkungen wird die technische Spannungs-Dehnungs-Kurve in der Industrie und in der Wissenschaft häufig verwendet. Ihre Hauptmerkmale, wie die Streckgrenze und die Zugfestigkeit (UTS), sind Standardparameter für die Materialspezifikation und -konstruktion. Die Kurve lässt sich relativ einfach aus einem Standard-Zugversuch erstellen, bei dem eine Probe mit einer konstanten Geschwindigkeit auseinandergezogen wird, während Kraft und Dehnung gemessen werden. Der anfängliche lineare Teil dieser Kurve ist besonders wichtig, da er das elastische Verhalten des Materials definiert, das durch das Hooke'sche Gesetz bestimmt wird.
UNESCO Nomenclature: 2211
- Festkörperphysik
Verwendung
Weitverbreitete Verwendung
Vorläufer
- Die Studien von Galileo Galilei über die Festigkeit von Materialien (17. Jahrhundert)
- Robert Hooke's Gesetz der Elastizität (1678)
- Die Definition des Elastizitätsmoduls von Thomas Young (1807)
- development of the concept of stress by Cauchy (early 19th century)
Anwendungen
- structural analysis of buildings and bridges
- design of mechanical components like gears and shafts
- quality control in manufacturing
- material selection for various engineering applications
Potenzielle Innovationsideen
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Bezogen auf: technische Spannung, technische Dehnung, Zugversuch, Materialeigenschaften, Werkstoffmechanik, Verformung, Belastung, Querschnittsfläche, Dehnung, Festkörpermechanik.