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| − | Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm bzw. Kraft-Verlängerungs-Diagramm dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen der Werkstoffe. | + | Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm bzw. Kraft-Verlängerungs-Diagramm dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen der Werkstoffe. Bedeutsam sind die folgenden Bereiche: |
* '''Elastischer Bereich''': Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt die Dehnung der Probe elastisch, d. h. nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge L<sub>0</sub> wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als Gerade dar. Spannung und Dehnung ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der [http://www.bhak-bludenz.ac.at/physik/geschichte/physiker/hooke.shtml Physiker Hooke], nach dem dieser Bereich auch Hookescher Bereich des Werkstoffs genannt wird. | * '''Elastischer Bereich''': Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt die Dehnung der Probe elastisch, d. h. nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge L<sub>0</sub> wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als Gerade dar. Spannung und Dehnung ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der [http://www.bhak-bludenz.ac.at/physik/geschichte/physiker/hooke.shtml Physiker Hooke], nach dem dieser Bereich auch Hookescher Bereich des Werkstoffs genannt wird. | ||
Version vom 14. August 2009, 17:48 Uhr
| Zugversuch | ||
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| Zugfestigkeit | Stahl | |
Inhaltsverzeichnis
Zugversuch
- Der Zugversuch ist der wichtigste Versuch in der Werkstoffprüfung.
Mit diesem Prüfverfahren werden Festigkeitskennwerte und Verformungskennwerte bestimmt. Diese Werkstoffkenngrößen sind die Grundlage für die Dimensionierung statisch beanspruchter Bauteile.
Im Zugversuch wird das Werkstoffverhalten bei stetig zunehmender Zugbeanspruchung untersucht, bei der die Beanspruchung einachsig und gleichmäßig über den Querschnitt der Zugprobe verteilt wirkt. Die Zugprobe wird bei diesem Prüfverfahren stoßfrei und gleichmäßig gedehnt, bis ein Bruch eintritt.
Gleichzeitig wird eine für den Werkstoff charakteristische Kennlinie, das sogenannte Spannungs-Dehnungs-Diagramm aufgenommen.
Spannungs-Dehnungs-Diagramm
Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm bzw. Kraft-Verlängerungs-Diagramm dient zur Bestimmung der Festigkeits- und Verformungskenngrößen der Werkstoffe. Bedeutsam sind die folgenden Bereiche:
- Elastischer Bereich: Zu Beginn der Lastaufbringung erfolgt die Dehnung der Probe elastisch, d. h. nach Entlastung nimmt der Stab seine Ausgangslänge L0 wieder ein. Im Diagramm stellt sich dieser Bereich als Gerade dar. Spannung und Dehnung ändern sich verhältnisgleich. Diesen Zusammenhang erkannte erstmals der Physiker Hooke, nach dem dieser Bereich auch Hookescher Bereich des Werkstoffs genannt wird.
Werkstoffkenngrößen bei der Belastung auf Zug
Bei der Belastung eines Werkstoffes auf Zug lassen sich drei Belastungsbereiche unterscheiden:
- Elastische Verformung: Der Werkstoff verformt sich (Verlängerung) während einer Belastung, geht danach aber wieder in seine Ausgangsposition zurück.
- Plastische Verformung: Bauteil bleibt dauerhaft verformt, ist aber nicht zerstört. Die Streckgrenze Re ist die Grenze zwischen elastischer und plastischer Verformung
- Reißen / Bruch, die Zugfestigkeit (Rm) ist die max. Belastung vor dem Reißen
Als Grenzwert für die Dimensionierung von Bauteilen gilt stets die Streckgrenze!
Zugversuch
An einer hydraulischen Zerreißmaschine ("Universalprüfmaschine", Zugprüfmaschine") kann ein Probestab auf Zug belastet werden. Bei einem Durchmesser von 10 mm wird eine Zerreißkraft von 25.000 N ermittelt.
- Wie groß ist der belastete Spannungquerschnitt?
- Welche Zugfestigkeit besitzt der Probestab?
1. Berechnung des Spannungsquerschnittes A in mm²
A = d2 · π · 0,25
A = (10 mm)2 · π · 0,25
A = 78,5 mm²
2. Berechnung der Zugfestigkeit Rm in N/mm²
Rm = FZ : A
Rm = 25.000 N : 78,5 mm²
Rm = 25.000 N : 78,5 mm²
Rm = 312,45 N/mm²
In welchem Verhältnis stehen Zugfestigkeit und Streckgrenze bei Stahl?
| Stahlsorte | S 235JR | X2 Cr Ni 12 | S 185 |
| Streckgrenze (Re) in N/mm² | 235 | 260 | 185 |
| Zugfestigkeit (Rm) in N/mm² | 340...470 | 450...600 | 290...510 |
| Mittelwert in N/mm² | 405 | 525 | 400 |
| Rm/Re | 1,72 | 2,02 | 2,16 |
Die Streckgrenze beträgt also nur ca. die halbe Zugfestigkeit!
Übung
Eine Schraube mit 30 mm Durchmesser wird auf Zug belastet. Wie groß ist die belastete Fläche?
Lösung:
Zugversuch: Lösung
