Mechanische Eigenschaften von Materialien: Duktilität, Resilienz und Spannungs-Dehnungs-Beziehung

1. Duktilität und Geschmeidigkeit

Die Duktilität ist eine Eigenschaft, dass einige Materialien sich unter der Wirkung einer Kraft verformen lassen, ohne zu brechen, sodass Fäden oder Drähte aus diesem Material erhalten werden können.

Die Formbarkeit ermöglicht es, dünne Bleche aus diesem Material zu erhalten, ohne dass es bricht.

2. Resilienz

Es ist der Widerstand eines Materials gegen bleibende Verformung. Die Resilienz gibt die Energiemenge an, die benötigt wird, um das Material bis zur Elastizitätsgrenze zu verformen.

Widerstandsfähigkeitsmodul (Resilienzmodul)

Wird als die Energiemenge definiert, die in einem Körper gespeichert wird, wenn er einer Spannung ausgesetzt wird, die proportional zu seiner Belastungsgrenze ist.

3. Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastung

Es ist die Energie, die ein Material bis zum Bruch im Rahmen einer Schlagkraft oder dynamischen Belastung aufnehmen kann. Sie wird durch die Messung der gesamten Energie bestimmt, die das Material absorbiert, bevor es bricht, wenn es einem harten Schlag ausgesetzt wird. Dies wird mithilfe eines Pendels durchgeführt, dessen Position nach dem Aufprall ein Maß für die Energie ist, die von der Probe während des Bruchs absorbiert wurde.

4. Spannungs-Dehnungs-Beziehung

Spannung und Dehnung sind eng miteinander verbunden. Wenn wir das Diagramm von Spannung gegenüber Dehnung für ein Material erstellen, finden wir mehrere wichtige Punkte:

• Proportionalitätsgrenze (P): Es besteht eine proportionale Beziehung zwischen Spannung und Dehnung.
• Elastizitätsgrenze (E): Dies entspricht einer Dehnung, aus der die Verformungen nicht mehr zurückgewonnen werden können. Der Buchstabe E bezeichnet die maximale Spannung, der ein Material ohne bleibende Verformung ausgesetzt werden kann.
• Bruchspannung (T): Dies ist die Spannung, bei der das Material bricht.

Elastizitätsmodul

Der Elastizitätsmodul ist als die Steigung der Geraden im Bereich der Proportionalitätsgrenze definiert.

Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Wenn wir sagen, dass ein Material einen hohen Wert für die Proportionalitätsgrenze aufweist, bedeutet dies, dass das Material hohen Belastungen standhalten kann, ohne sich dauerhaft zu verformen.

Zum Beispiel erfordern die Halterungen einer herausnehmbaren Prothese einen hohen Wert für die Proportionalitätsgrenze, damit sie ihre Form behalten und keine bleibende Verformung erleiden.