Elastizitätsmodul

Der Zahlenwert des Elastizitätsmoduls ist um so größer, je mehr Widerstand ein Material seiner Verformung entgegensetzt. Ein Material mit hohem E-Modul ist also steif, ein Material mit niedrigem E-Modul ist weich.

Der Elastizitätsmodul ist als Steigung des Graphen im Spannungs-Dehnungs-Diagramm innerhalb des Elastizitätsbereichs definiert.

Dabei bezeichnet die mechanische Spannung (Zugspannung, nicht Schubspannung) und die Dehnung. Die Dehnung ist das Verhältnis von Längenänderung zur ursprünglichen Länge. Die Einheit ist die einer Spannung:

Bei linearem Verlauf des Spannungs-Dehnungs-Graphen (Proportionalitätsbereich) gilt:

Im Prinzip ist das nur eine andere Schreibweise für das Hookesche Gesetz, wobei der Elastizitätsmodul der Federkonstante entspricht.

Anschaulich kann man sich den Elastizitätsmodul als diejenige Zugspannung vorstellen, die das Material auf seine doppelte Länge dehnen würde.

Häufig wird der Elastizitätsmodul als Materialkonstante bezeichnet. Der Elastizitätsmodul ist aber nicht im wörtlichen Sinne konstant, sondern hängt von verschiedenen Umgebungsbedingungen wie z. B. dem Druck oder der Temperatur ab, die auf die Materialeigenschaften Einfluss haben.

Beispiele: Elastizitätsmodul von

• Stahl ca.: 190 000 bis 210 000 N/mm²,
• Messing: 78 000 bis 123 000 N/mm²,
• Beton: 40 000 bis 45 000 N/mm²,
• Holz, parallel zur Faser: 9 000 bis 12 000 N/mm²,
• Holz, quer zur Faser: 300 bis 1 000 N/mm²,
• Silikonkautschuk: 10 bis 100 N/mm²

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