Erweiterung der Außenfläche

Er vertritt

Die Oberflächendehnung ist eine der wichtigsten mechanischen Eigenschaften in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik . Sie misst das Ausmaß der plastischen Verformung, die ein Material bei Krafteinwirkung erfährt. Sie spielt eine grundlegende Rolle bei der Analyse des mechanischen Verhaltens von Metallen, Polymeren und sogar Baumaterialien.

Bei einer Zugprüfung bleibt die Verformung einer Probe zunächst im elastischen Bereich. Nach dem Entfernen der Belastung kehrt die Probe in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Steigt die Belastung jedoch, gelangt die Probe in den plastischen Bereich und reißt, wobei sie eine größere Länge als ihre ursprüngliche Länge erreicht. Diese Zunahme der Probenlänge im Verhältnis zur ursprünglichen Länge wird als Dehnung bezeichnet.

Bestimmung der Dehnung

Die Formel zur Berechnung der Dehnung lautet wie folgt:

$% Dehnung = Lf - L0L0^{\times} 100 % {^{L0}} multipliziert mit 100 % Dehnung = L0 Lf - L0 \times^{100}$

$L_0$ Anfangslänge der Probe vor dem Aufbringen der Last
$L_f$ Endlänge der Probe nach dem Versagen

Dieser Index charakterisiert die Härte und Elastizität eines Materials . Je größer die Dehnung, desto höher die Elastizität und umgekehrt.

Die Bedeutung der Dehnung in der Materialwissenschaft

Duktilitätsgrad : Dieser Wert gibt an, wie stark ein Material verformt werden kann, bevor es bricht.
Materialauswahl im Design : In der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- oder Bauindustrie ist die Auswahl von Materialien mit der richtigen Dehnung entscheidend, um katastrophale Ausfälle zu verhindern.
Qualitätskontrolle : Die Dehnung ist einer der Standardparameter, die bei Zugversuchen zur Bestimmung der Qualität von Rohstoffen verwendet werden.
Vergleich verschiedener Materialien : Mit diesem Index können Sie weiche Metalle wie Aluminium und harte Metalle wie Stahl einfach vergleichen.

Faktoren, die die Dehnung beeinflussen

Es gibt mehrere Faktoren, die die Dehnung beeinflussen:

1. Frau

Weiche Metalle wie Kupfer und Aluminium weisen im Allgemeinen eine höhere Dehnung auf.
Harte, spröde Metalle wie Gusseisen oder Hartmetall weisen eine geringere Dehnung auf.

2. Temperatur

Eine Erhöhung der Temperatur führt normalerweise zu einer Erhöhung der Duktilität und damit der Dehnung.

3. Wärmebehandlung

Durch Verfahren wie das Glühen kann die Duktilität des Materials erhöht werden.

4. Mikrostruktur

Für den Verformungsgrad spielen die Korngröße und das Vorhandensein von Verunreinigungen in der Struktur des Materials eine wichtige Rolle.

5. Testbedingungen

Download-Geschwindigkeit
Primärprobenlänge
Variationsquerschnitt

Sie alle beeinflussen das Endergebnis.

Macartney – Fortschrittliches Prüfsystem für hydrostatische Druckbehälter

Dehnung verschiedener Metalle

Weichstahl: ca. 25–35 %
Aluminium: 20 % bis 40 %
Kupfer: 40 % bis 60 %
Gusseisen: weniger als 5 %

Diese Werte zeigen, dass Kupfer und Aluminium duktiler sind als Stahl, wohingegen Gusseisen aufgrund seiner spröden Struktur eine sehr geringe Dehnung aufweist.

Anwendung der Dehnung in der Industrie

Automobilindustrie : Wählen Sie Bleche aus , die beim Pressen und Formen große Längenänderungen erfahren müssen.
Konstruktion : Stahlstangen müssen über eine ausreichende Zugfestigkeit verfügen, um Erdbeben und plötzlichen Belastungen standzuhalten.
Luft- und Raumfahrt : Um katastrophale Ausfälle zu verhindern, werden Legierungen mit hoher Dehnung verwendet.
Draht- und Kabelherstellung : Kupfer und Aluminium werden aufgrund ihrer hohen Dehnung häufig in der Elektroindustrie verwendet.

Zusammenhang zwischen Dehnung und anderen Eigenschaften

Zugfestigkeit: Im Allgemeinen nimmt die Dehnung mit zunehmender Zugfestigkeit ab.
Festigkeit: Materialien mit hoher Dehnung sind im Allgemeinen steifer.
Härte: Eine höhere Härte führt im Allgemeinen zu einer geringeren Duktilität und daher zu einer geringeren Dehnung.

Zugversuchsnorm

Zur genauen Messung dieses Indikators gibt es mehrere Kriterien , darunter:

ASTM E8/E8M – Standard für Zugprüfungen an Metallen
ISO 6892 – Internationaler Standard für Zugversuche
DIN 50125 – Deutsche Norm für Zugproben

Diese Normen legen Methoden zur Probenvorbereitung, Belastungsraten und das Verfahren zur Berechnung der Dehnung fest.

Zahlenbeispiel zur Berechnung der Dehnung

Nehmen wir an, dass eine Stahlprobe der Ausgangslänge $L_0 = 50 mm$ $durch einen Zugversuch auf eine Länge$ $Lf$ $L_f = 62,5 mm$ $L$ $_{f}$ $=$ $62,5$ mm gedehnt wird .

$% Dehnung = 62,5 - 50 50 \times 100 = 25 % 50 \times 100 = 25 % % Dehnung = 62,5 - 50 \times 100 = 25 %$

Die Ergebnisse zeigen, dass das Material seine Länge um 25 % ändern kann, bevor es bricht .

Vorteile und Einschränkungen der Verwendung von Erweiterungen

Nutzen

Einfache Berechnung
Möglichkeit zum schnellen Vergleichen von Materialien
Wichtige Kriterien für die Materialauswahl bei der Konstruktion

Ende

Dies hängt von der ursprünglichen Länge der Probe ab.
Es zeigt nur Änderungen der Längslänge und ignoriert Änderungen der Querschnittsfläche oder des Volumens.
Bei spröden Materialien, deren Länge sich vor dem Versagen nicht wesentlich ändert, liefert diese Methode möglicherweise nicht genügend Informationen.

Endlich

Die Dehnung ist eine der wichtigsten mechanischen Eigenschaften, die das Verhalten eines Materials unter Belastung beschreibt. Diese Eigenschaft, die die Duktilität und die Widerstandsfähigkeit gegen plötzliches Versagen charakterisiert , spielt in vielen Branchen eine entscheidende Rolle bei der Materialauswahl.

Durch das richtige Verständnis dieses Konzepts können Ingenieure beim Entwurf von Strukturen, Industriekomponenten und verschiedenen Produkten fundiertere Entscheidungen treffen und so die Sicherheit und Effizienz von Systemen verbessern.