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Renditepunkt

Die Streckgrenze eines Werkstoffs ist eine mechanische Eigenschaft, die üblicherweise bei der Werkstoffprüfung gemessen wird. Die Streckgrenze eines Werkstoffs tritt auf, wenn der Werkstoff vom elastischen Verhalten – bei dem die Entfernung der aufgebrachten Last den Werkstoff in seine ursprüngliche Form zurückführt – zum plastischen Verhalten übergeht, bei dem die Verformung dauerhaft ist. Auf einer Spannungs-Dehnungs-Kurve wird der elastische Bereich im Allgemeinen als der Teil der Kurve mit einer konstanten Steigung dargestellt.

Die Streckgrenze kann auf verschiedene Arten gemessen werden, abhängig von der Art des Werkstoffs und der Art der durchgeführten Prüfung (Zug, Druck usw.). Die wichtigsten Ergebnisse aus der Messung der Streckgrenze sind die Streckgrenze und die Streckdehnung, da diese Werte oft verwendet werden, um zu beurteilen, ob ein Werkstoff für eine bestimmte Anwendung geeignet ist oder nicht. Die Streckgrenze ist besonders wichtig, da sie benötigt wird, um festzustellen, ob ein Werkstoff einen erforderlichen Sicherheitsfaktor (FoS) erfüllt. Wenn ein Ingenieur beispielsweise einen Werkstoff für Aufzugskabel beschafft, ist es üblich, einen FoS von mindestens 10 zu fordern, der sicherstellt, dass das Kabel garantiert dem Zehnfachen der maximal aufgebrachten Spannung standhält. Der FoS wird durch Division der Streckgrenze durch die effektive maximale aufgebrachte Spannung des Kabels bestimmt.

Die Berechnung der Streckgrenze ist besonders wichtig bei der Prüfung von Metallen. Die Streckgrenze in Metallen wird typischerweise mit der Offset-Methode berechnet, bei der eine Linie parallel zum Modul gezogen und um einen vorgegebenen Betrag versetzt wird (der Offset wird als Prozentsatz ausgedrückt und wird durch die verwendete ASTM- oder ISO-Norm bestimmt). Bei Metallen wird die Streckgrenze im Allgemeinen bei 2 % Offset berechnet. In diesem Fall ist die Streckgrenze definiert als der Schnittpunkt zwischen der Offset-Linie und der Spannungs-Dehnungs-Kurve. Dies gilt nur für Metalle, die eine kontinuierliche Streckung aufweisen, und nicht für eine diskontinuierliche Streckung, ein Phänomen, das bei bestimmten Legierungen aufgrund lokalisierter Streckung auftritt.

Streckgrenze

 

Nicht alle Werkstoffe weisen eine Streckgrenze auf. Verbundwerkstoffe und Keramiken versagen beide bei sehr geringen Dehnungen, ohne eine Streckgrenze aufzuweisen. Kunststoffe und Elastomere können viele verschiedene Arten von Spannungs-Dehnungs-Kurven aufweisen, aber die meisten fallen in eine von drei Kategorien, von denen nur eine eine echte, messbare Streckgrenze aufweist.

Fließverhalten von Kunststoffen und Elastomeren

A: Ein spröder Werkstoff, der ohne Streckung bricht, wie z. B. ein gefüllter Kunststoff.

B: Ein Werkstoff, der eine Kurve mit Null-Steigung aufweist, wie viele Thermoplaste.

C: Ein elastomeres Material, das die aufgebrachte Last langsam bis zum Versagen erhöht, wie z.B. Silikonkautschuk.

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