Was wird mit dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm gemessen?
Jeder Werkstoff besitzt individuelle Eigenschaften – zum Beispiel wie dehnbar, elastisch oder bruchfest er ist. Um das für einen Werkstoff herauszufinden, wird bei einem Test ein genormtes Probestück des Materials eingespannt und langsam auseinandergezogen, bis es bricht. Dabei misst eine Maschine die aufgebrachte Kraft (Spannung) und die resultierende Dehnung des Materials.
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Die Spannung wird in Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) gemessen.
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Die Dehnung gibt an, um wie viel Prozent sich das Material gelängt hat.
Die wichtigsten Bereiche im Spannungs-Dehnungs-Diagramm:
1. Elastischer Bereich (bis zur Streckgrenze)
Solange das Material im elastischen Bereich belastet wird, kehrt es nach Entlastung wieder in seine ursprüngliche Form zurück.
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Proportionalgrenze (σp): Hier gilt noch ein lineares Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung.
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Elastizitätsgrenze (σe): Danach beginnt das Material, sich dauerhaft zu verformen.
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Obere Streckgrenze (ReH): Spätestens hier verlässt das Material den elastischen Bereich. Kleine Verformungen bleiben dann bestehen.
2. Plastischer Bereich (dauerhafte Verformung)
Belastungen über die obere Streckgrenze hinaus führen zu einer bleibenden (plastischen) Dehnung und damit einer Verformung des Materials.
Hier gibt es noch folgende Abschnitte:
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Fließbereich: Die Spannung sinkt kurzzeitig, während das Material seine erste Verformung erfährt - „fließt“.
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Verfestigungsbereich: Mit zunehmender Dehnung steigt die nötige Kraft wieder.
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Maximale Zugfestigkeit (Rm): Der Punkt, an dem das Material die höchste Belastung aushält.
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Einschnürung und Bruch: Vor dem endgültigen Bruch verjüngt sich das Material an einer Stelle sichtbar.
Unterschied: Definierte vs. Undefinierte Streckgrenze
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Definierte Streckgrenze: Besonders bei klassischen Baustählen gut erkennbar durch einen deutlichen Knick im Diagramm.
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Undefinierte Streckgrenze: Moderne Stähle oder spezielle Werkstoffe haben keine klare Grenze. Hier hilft die sogenannte 0,2%-Dehngrenze, bei der rechnerisch festgelegt wird, wo der Übergang vom elastischen zum plastischen Bereich liegt.
Warum ist das für uns wichtig?
Für den Bau, die Konstruktion und Materialauswahl ist entscheidend:
👉 Materialien dürfen im Einsatz nur im elastischen Bereich belastet werden, um dauerhafte Schäden oder Brüche zu vermeiden.
👉 Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm hilft, die sichere Belastungsgrenze eines Werkstoffes genau zu bestimmen.