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Die proportionale Elastizitätsgrenze ist der Punkt auf einer Spannungs-Dehnungs-Kurve, an dem der lineare, elastische Verformungsbereich in einen nichtlinearen, plastischen Verformungsbereich übergeht. Mit anderen Worten, die proportionale Elastizitätsgrenze bestimmt die größte Spannung, die direkt proportional zur Dehnung ist. Der Übergangspunkt kann durch eine bestimmte prozentuale Änderung der Steigung berechnet werden. Da die proportionale Elastizitätsgrenze von vielen Prüfnormen nicht gefordert wird, wird sie häufiger für Schulungszwecke als in der Praxis von der Materialprüfungsindustrie verwendet.

Wie unterscheidet sich die proportionale Elastizitätsgrenze von der Elastizitätsgrenze?

Die Elastizitätsgrenze ist die größte Spannung, die auf ein Material ausgeübt werden kann, ohne eine plastische (dauerhafte) Verformung zu verursachen. Für viele Materialien ist die Elastizitätsgrenze gleichwertig oder nahezu gleichwertig mit der proportionalen Elastizitätsgrenze. Für andere Materialien, wie z. B. Elastomere, ist die Spannungs-Dehnungs-Beziehung nichtlinear, und das Material befindet sich noch lange nach dem Überschreiten seiner proportionalen Elastizitätsgrenze in seinem elastischen Bereich. Die Elastizitätsgrenze ist im Wesentlichen ein theoretischer Wert, der mit einer Universalprüfmaschine nur schwer zu bestimmen ist und wird daher hauptsächlich für Schulungszwecke und weniger in der Praxis von der Materialprüfungsindustrie verwendet.

Wie unterscheidet sich die proportionale Elastizitätsgrenze von der Streckgrenze?

Ähnlich wie die Elastizitätsgrenze kann auch die Streckgrenze eines Materials jenseits der proportionalen Elastizitätsgrenze des Materials liegen. Im Gegensatz zur Elastizitätsgrenze ist die Streckgrenze auf einer Spannungs-Dehnungs-Kurve durch die ASTM- und ISO-Prüfnormen definiert. Abhängig vom Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Materials bei der Streckung wird eine bevorzugte Streckgrenzenberechnung durch die gewählte Norm vorgegeben. So haben beispielsweise die Normen für die Prüfung von Metallen (ASTM E8 oder ISO 6892) eine 0,2%ige Offset-Streckgrenze standardisiert, die es der Metallindustrie ermöglicht, verschiedene Metalle objektiv miteinander zu vergleichen. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve unten zeigt den Unterschied zwischen der proportionalen Elastizitätsgrenze (4 % Änderung der Steigung) und dem 0,2 % Offset-Streckgrenzenpunkt bei einer Metallprüfung.

Ein Druckmessumformer ist ein Gerät, das Druck in ein elektrisches Signal umwandelt und daher als Messsensor verwendet wird.

Schmelzdruckmessumformer sind für die Druckmessung in einer heißen Flüssigkeit, z. B. geschmolzenem Kunststoff, ausgelegt. Sie werden in Verarbeitungsmaschinen wie Extrudern, aber auch in Laborinstrumenten wie Kapillarrheometern eingesetzt, wo sie den wichtigsten Rohdatenausgang von Tests liefern (genauer als Kraftsensoren am Traversenkopf / Kolben für die meisten Anwendungen). Der typische Bereich liegt bei bis zu 200 MPa (2000 bar oder 30000 psi), aber es sind verschiedene Bereiche im Handel erhältlich, um den erwarteten Arbeitsbereich mit der besten Genauigkeit zu erreichen.

Um die Prüfung zu vereinfachen, können Bluehill Universal-Benutzer geführte Testmethoden verwenden, um Systembedienern während des gesamten Prüfprozesses eine angepasste, schrittweise Anleitung zu geben. Benutzer können aufgefordert werden, kritische Testparameter wie Bedienername, Chargennummer, Probenmessung und Probennotizen vor oder nach der Prüfung einzugeben. Detaillierte Anweisungen und Bilder können zu den Eingabeaufforderungsbildschirmen hinzugefügt werden, um einem Benutzer zu zeigen, wie der Test eingerichtet werden sollte, wodurch die Konsistenz des Testverfahrens über mehrere Bediener hinweg gewährleistet wird. Geführte Testmethoden können in Umgebungen hilfreich sein, in denen es möglicherweise mehrere Testbediener mit unterschiedlichem Erfahrungsstand gibt.

Ein Testsegment, in dem sich der Traversenkopf bewegt, um die Probe vor Beginn eines Tests zwischen festgelegten Grenzen zu bewegen. Während des Vorkonditionierungssegments werden Daten erfasst, die jedoch nicht für die nachfolgende Analyse verwendet werden.

Die Querkontraktionszahl ist das Verhältnis der Ausdehnung entlang einer Achse zur Kontraktion entlang der entgegengesetzten Achse, wenn ein Material Zug- oder Druckkräften ausgesetzt ist. Das Anlegen einer Zugspannung an ein Gummiband führt beispielsweise dazu, dass es sich axial dehnt und sich in Querrichtung zusammenzieht, wodurch es dünner wird, während es gleichzeitig länger wird. Das Anlegen von Druckkräften auf einen Gummiball führt dazu, dass sich das Material seitlich entlang seiner Querachse ausdehnt, während es sich in Längsrichtung zusammenzieht. Die Querkontraktionszahl ist einfach ein Ausdruck dieser Beziehung zwischen axialen und transversalen Verformungen.

Die Gleichung zur Berechnung der Querkontraktionszahl lautet ν=(-ε_trans)/ε_axial. Die Querdehnung (ε_trans) wird in der Richtung senkrecht zur aufgebrachten Kraft gemessen, und die axiale Dehnung (ε_axial) wird in der Richtung der aufgebrachten Kraft gemessen. Innerhalb des elastischen Bereichs einer gegebenen Probe ist die Querkontraktionszahl im Wesentlichen konstant und ist das Negative des Verhältnisses der Querdehnung zur entsprechenden axialen Dehnung, die aus einer gleichmäßig verteilten axialen Spannung unterhalb der Proportionalitätsgrenze des Materials resultiert.

Bei einem Zugversuch wird die Querdehnung als negative laterale Verformung in einer Probe betrachtet, während die axiale Dehnung als positive longitudinale Verformung betrachtet wird. Diese Werte sind für einen Druckversuch umgekehrt. Die Querkontraktionszahl wird nicht in Einheiten ausgedrückt und ist im Allgemeinen positiv, da alle gängigen Materialien während des Zugversuchs eine Verengung ihrer Querschnittsfläche erfahren. Die meisten Materialien haben eine Querkontraktionszahl zwischen 0 und 0,5, wobei hochelastische Materialien wie Gummi üblicherweise eine Querkontraktionszahl um 0,5 aufweisen. Die meisten Metalle, wie z. B. Edelstahl, haben üblicherweise eine Querkontraktionszahl um 0,3. Kork hat jedoch eine Querkontraktionszahl von nahezu 0, was bedeutet, dass Kork wenig bis gar keine laterale Verformung erfährt, wenn er einer axialen Belastung ausgesetzt ist, und umgekehrt, was ihn zum idealen Kandidaten für die Abdichtung von Weinflaschen macht.

Wenn Proben nach einer Norm geprüft werden, fordert die Norm in der Regel einen Bereich der axialen Dehnung, in dem die Querkontraktionszahl berechnet werden soll. Dies dient dazu, dass die Querkontraktionszahl innerhalb des elastischen Bereichs des Materials bestimmt wird. Bei Prüfungen gemäß ASTM D638 beispielsweise ist die Querkontraktionszahl innerhalb von 0,05 bis 0,25 % axialer Dehnung zu berechnen. Die Querkontraktionszahl wird hauptsächlich von Ingenieuren verwendet, um zu bestimmen, wie stark ein Material gedehnt oder zusammengedrückt werden kann, bevor es versagt. Dies wird häufig bei der Konstruktion neuer Strukturen verwendet, da es Ingenieuren ermöglicht, die erwarteten Dimensionsänderungen eines gegebenen Materials unter Last zu berücksichtigen.