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Da ich das Bild nicht direkt sehen kann, werde ich Ihnen eine detaillierte Erklärung dessen geben, was ein Spannungs-Dehnungsdiagramm (Stress-Strain Diagram) allgemein zeigt und was aus solchen Diagrammen abgeleitet werden kann. Ein Spannungs-Dehnungsdiagramm ist ein grundlegendes Werkzeug in der Werkstoffwissenschaft und dem Maschinenbau, um das mechanische Verhalten von Materialien unter Belastung zu charakterisieren.
Allgemeine Eigenschaften eines Spannungs-Dehnungsdiagramms
1.
Elastischer Bereich: Der Bereich am Anfang des Diagramms, wo die Dehnung proportional zur angewandten Spannung ist und das Material zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt, wenn die Belastung entfernt wird. Dies folgt dem Hookeschen Gesetz, das durch die Gleichung \(\sigma = E \epsilon\) ausgedrückt wird, wobei \(\sigma\) die Spannung, \(E\) den Elastizitätsmodul (Materialkonstante) und \(\epsilon\) die Dehnung darstellt.
2.
Proportionalitätsgrenze: Die maximale Spannung, bei der Spannung noch proportional zur Dehnung ist. Jenseits dieses Punktes gilt das Hookesche Gesetz nicht mehr.
3.
Elastizitätsgrenze: Die Höchstspannung, bis zu der ein Material vollständig elastisch ist und darüber hinaus zu fließen beginnt.
4.
Fließgrenze oder Streckgrenze: Der Punkt, an dem das Material eine merkliche plastische Verformung (bleibende Deformation) ohne wesentliche Erhöhung der Spannung erfährt. Bei einigen Materialien, wie z.B. weichem Stahl, ist dies durch eine deutliche Streckgrenze (obere und untere Streckgrenze) gekennzeichnet.
5.
Verfestigungsbereich: Nach Überschreiten der Streckgrenze steigt die Spannung mit der Dehnung wieder an. Das Material wird härter und stärker.
6.
Zugfestigkeit: Die maximale Spannung, die ein Material im Diagramm erreicht, bevor es zu necken (lokale Einschnürung) beginnt. Nach diesem Punkt beginnt das Material sich einzuschnüren und die Spannung fällt bis zum Bruch ab.
7.
Bruchdehnung: Die Dehnung bei Bruch des Materials, was ein Maß für die Duktilität des Materials ist. Ein duktiles Material hat eine hohe Bruchdehnung, während ein sprödes Material bei einer geringen Dehnung bricht.
Ableitungen aus dem Spannungs-Dehnungsdiagramm
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Elastizitätsmodul \(E\): Steigung der Kurve im elastischen Bereich, ein Maß für die Steifigkeit des Materials.
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Duktilität vs. Sprödigkeit: Ein duktiles Material zeigt eine große Dehnung vor dem Bruch, während ein sprödes Material bei geringer Deformation bricht.
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Stärke des Materials: Bestimmt durch die Zugfestigkeit; Materialien mit höherer Zugfestigkeit können größere Spannungen ertragen bevor sie brechen.
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Elastische und plastische Verformungsverhalten: Der Bereich unter der Kurve bis zur Fließgrenze zeigt das elastische Verhalten, darüber hinaus das plastische Verhalten.
Insgesamt ermöglicht das Spannungs-Dehnungsdiagramm die Bestimmung wichtiger mechanischer Eigenschaften eines Materials und bietet Einblicke in sein Verhalten unter Belastung, was für Anwendungen im Engineering und Design entscheidend ist.
