Was bedeutet das E-Modul?
Das E-Modul gibt an, wie steif oder elastisch ein Werkstoff ist, wenn er auf Zug belastet wird. Es beschreibt also das Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung im proportionalen Bereich eines Materials – also dort, wo sich die Dehnung noch linear zur Spannung verhält.
Wichtig:
Das E-Modul sagt nichts darüber aus, wie viel Belastung ein Werkstoff maximal aushalten kann. Es geht nur darum, wie stark sich der Werkstoff bei einer bestimmten Zugkraft dehnt, bevor er sich dauerhaft verformt.
Wie berechnet man das E-Modul?
Zur Berechnung des E-Moduls nimmt man einen Punkt aus dem linearen Bereich des Spannungs-Dehnungs-Diagramms.
Die Formel lautet:
Beispiel:
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Gegeben:
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Spannung: 50 N/mm²
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Dehnung: 0,0238 %
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Umrechnung der Dehnung in Dezimalform:
0,0238 % = 0,000238
Rechnung:
Da in der Werkstofftechnik üblicherweise in Gigapascal (GPa) gerechnet wird:
Typische E-Modul-Werte verschiedener Materialien
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Stahl: ca. 190 bis 210 GPa
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Aluminium: deutlich niedriger (~70 GPa)
Grundregel:
Je höher das E-Modul, desto steifer ist der Werkstoff.
Je niedriger, desto flexibler ist der Werkstoff.
Warum ist das E-Modul wichtig?
Das E-Modul hilft bei der Materialauswahl. Je nach Anwendung kann es wichtig sein zu wissen:
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Soll sich das Bauteil unter Belastung möglichst wenig verformen? → Hohes E-Modul wählen.
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Ist eine gewisse Elastizität gewünscht? → Werkstoff mit niedrigem E-Modul wählen.
Auch wenn die Materialstärke erhöht wird (z.B. doppelter Querschnitt), steigt die Steifigkeit proportional an.
Zusammenfassung
👉 Das E-Modul beschreibt die Steifigkeit eines Werkstoffes bei Zugbelastung.
👉 Es hilft, die Verformung unter Last abzuschätzen.
👉 Höhere Werte = steifer, niedrigere Werte = flexibler.
👉 Wichtig für die Materialauswahl und Dimensionierung von Bauteilen.