Spannungs-Dehnungs-Diagramm

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Ist das Ergebnis eines Zugversuchs nach DIN EN 10002 Teil 1. Mit diesem Versuch werden die grundlegenden Festigkeits- und Verformungskennwerte (Duktilität) eines Werkstoffs bestimmt, die für die Auslegung von Bauteilen und deren Festigkeitsnachweis erforderlich sind. Im Zugversuch wird ein Proportionalstab bis zum Zerreißen gezogen. Gemessen wird dabei die erforderliche Kraft sowie der Weg. Diese Größen werden umgerechnet in die Spannung und die Dehnung: Die Kraft, F (N), wird dividiert durch den Anfangsquerschnitt der Probe, s0 (mm2); das Ergebnis ist die Spannung σ in N/mm2 oder MPa. Der Weg Δl (mm) wird auf die Anfangsmesslänge lo (mm) der Probe bezogen; die zunächst dimensionslose Größe der Dehnung ε wird in % angegeben.
Bei der Prüfung von Stählen beginnt das Spannungs-Dehnungs-Diagramm immer mit derselben Steigung im linearen Teil. Die Steigung gibt die Steifigkeit des Materials an oder, anders ausgedrückt, den Elastizitätsmodul E in MPa. Das Ende der Geraden (Hooke`sche Gerade) markiert die Grenze der elastischen Verformung des Materials: Wird die Belastung an diesem Punkt wieder weggenommen, geht die Dehnung der Probe wieder auf 0 zurück. Befindet sich in diesem Bereich der Grafik eine ausgeprägte Streckgrenze, so werden die obere Streckgrenze, ReH (MPa), und die untere Streckgrenze, ReL (MPa) als Grenzspannungen zwischen elastischer und plastischer Verformung ermittelt. Geht die Hooke`sche Gerade ansatzlos in eine Kurve über, so wird die 0,2% -Dehngrenze Rp0,2 (MPa) ermittelt. Am Maximum der Kurve ist an der Spannungsachse die Zugfestigkeit Rm (MPa) abzulesen. Auf der Dehnungsachse sind die Duktilitätskennwerte der Bruchdehnung A (%) und der Gleichmaßdehnung Ag (%) abzunehmen. Ag gibt an, bis zu welchem Prozentsatz ein Material mit gleichmäßiger Verformung umgeformt werden kann, A gibt die maximal mögliche Umformung unter Zug an. Als zusätzlicher Duktilitätskennwert wird die Brucheinschnürung Z anhand der Querschnittsverringerung am Bruch der Probe im Vergleich zum Anfangsquerschnitt errechnet und in % angegeben.
Im Unterschied zu diesem Diagramm, in dem alle Festigkeitskennwerte immer auf den Ausgangquerschnitt der Probe bezogen werden, existiert das wahre Spannungs-Dehnungs-Diagramm, bei dem die Kraft auf den aktuellen Querschnitt bezogen wird.

s. Duktilität
s. Elastizitätsmodul
s. Proportionalstab
s. Spannungs-Dehnungs-Diagramm, (sW-eW Diagramm)

Zur Verfügung gestellt von der BDS AG - Bundesverband Deutscher Stahlhandel.