Unter uniaxialer Zugbeanspruchung kommt es, wie in Bild 2b dargestellt, in Form einer Streckspannung σ s zum Ausdruck. Hierbei handelt es sich um ein lokales Maximum in der Spannungs-Dehnungs-Kurve, welches üblicherweise bei Dehnungen zwischen etwa 5 und 25% beobachtet wird. Bild 2: Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei plastischem Materialverhalten: Modell (a) und Kunststoff (b) (1: scheinbarer Kurvenverlauf; 2: wahrer Kurvenverlauf) Das Auftreten der Streckspannung steht mit einer lokalen Querschnittsverringerung am Prüfkörper in Zusammenhang, die auch als Einschnürung bezeichnet wird. In der Einschnürzone finden irreversible Verformungen von mehreren hundert Prozent statt. Spannungs-Dehnungslinien, Spannungs-Dehnungs-Diagramm. Infolge dieser Inhomogenität ergeben sich große Unterschiede zwischen der nominellen und tatsächlichen Spannung bzw. Dehnung. Mit der Ermittlung wahrer Spannungs-Dehnungs-Diagramme konnte gezeigt werden, dass es sich bei dem Spannungsabfall nach Überschreiten der Streckspannung häufig nur um einen scheinbaren Geometrieeffekt handelt [2].
Dehnungsverteilung entlang des Prüfkörpers Das Diagramm zeigt die Dehnungsverteilung entlang des Prüfkörpers in den markierten Zonen über der Zeitachse. Es ist zu erkennen, daß die Dehnung im linken Bereich des Prüfkörpers geringer ist und nach rechts zunimmt. Eine genauere Untersuchung ergab, daß neben der heterogenen Struktur des Holzes der Querschnitt innerhalb des Beobachtungsbereichs nicht homogen war.
Duktile Kunststoffe weisen oft eine gut definierte Streckspannung mit Dehnungen an der Streckspannung von 5–10% auf ( Bild c). Nachfolgend wird dann in der Regel eine plastische Deformation registriert, deren absoluter Betrag wesentlich von der Deformationsgeschwindigkeit abhängt. In Abhängigkeit von der Art des Kunststoffes kann dann auch eine Verfestigung auftreten. Bild 1: Schematische Darstellung anisotroper Deformationen a) nichtlinear elastische Deformation b) mechanische Hysterese c) Streckspannung und plastische Deformation Viskose Deformation Im Unterschied zum elastischen Verhalten zeichnet sich viskoses Verhalten durch eine vollständige Irreversibilität der Deformationsprozesse aus. Spannungs dehnungs diagramm gummi fun. Daraus folgt: Eine einmal aufgebrachte Verformung bleibt auch nach Entlastung erhalten, der Zusammenhang zwischen Spannung und Deformation ist nur unter Berücksichtigung der Vorgeschichte eindeutig, nicht jedoch umkehrbar eindeutig bestimmbar. Die zur Verformung aufgewendete Arbeit wird vom Werkstoff vollständig dissipiert.
Normal- und Scherspannungen Was wir tun müssen ist: Eine (zur Zugrichtung) beliebig orientierte Fläche A herausgreifen. Die extern wirkende Kraft F ex = s ex · A 0 vektoriell zerlegen: In eine Kraft F norm die senkrecht auf der Fläche A steht und eine Kraft F scher die in A liegt. Die beiden Teilkräfte dividiert durch die Fläche ergeben dann die sogenannte Normalspannung und die Scherspannung in der Fläche A Wir führen dieses Programm mal aus für den noch vereinfachten Fall, daß die Ebene A nur "schräg" bezüglich einer Koordinatenachse liegt. Dann genügt ein Winkel Q um die Geometrie zu beschreiben. Dies ist unten dargestellt. Spannungs dehnungs diagramm gummi bears. Einfache Trigonometrie liefert die folgende Beziehung für die Fläche A der Ebene A A = A 0 sin Q Zur Ermittlung der Normal- und Scherspannungen in der Ebenen A bedienen wir uns nun eines sehr wichtigen allgemeinen Konzeptes, das in vielen Varianten in allen möglichen technischen Situationen immer wieder auftauchen wird: Wir " schneiden " die Ebene A gedanklich frei und lassen auf die beiden Teilstücke Kräfte derart wirken, daß sich nichts ändert, d. h. die Freischneidung ohne Folgen bleibt.
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