Formänderungen

Formänderungen bezeichnen die Veränderung der Geometrie eines Körpers infolge äußerer Beanspruchung. Ursachen sind mechanische Lasten, Temperaturunterschiede oder Phasen- bzw. Diffusionsprozesse im Material. In der Technik unterscheidet man elastische, plastische und zeitabhängige Formänderungen.

Elastische Formänderung ist reversibel. Entfernt man die Belastung, kehrt die Form zurück. In der linearen elastischen Region gilt sigma = E * epsilon, wobei E der Young’sche Modul ist. Plastische Formänderung bleibt nach Entlastung bestehen; sie tritt auf, wenn der Stress die Fließgrenze überschreitet und sich durch Bewegungen von Versetzungen oder andere Mikrostruktureffekte ergibt.

Viskoelastische Formänderung ist zeitabhängig: Unter konstanter Last kommt es zu einer weiteren Zunahme der Deformation (Creep), und nach Entlastung verbleibt oft ein Rest. Das Verhalten hängt stark von Temperatur, Zeit und der Mikrostruktur ab und kommt sowohl bei Metallen als auch bei Polymeren vor.

Beispiele und Bedeutung: In der Praxis formen Umformprozesse wie Walzen, Schmieden oder Tiefziehen Bauteile durch Formänderung. Im Bauwesen und Maschinenbau dient das Verständnis der Formänderungen zur Dimensionierung, Sicherheit und Lebensdauerabschätzung. Typische Kennwerte sind Dehnung, Spannung, der E-Modul, Streckgrenze und Fließgrenze. Zu große oder zyklische Verformungen können zu Restverformungen oder Versagen führen, weshalb Materialauswahl, Verarbeitungstemperaturen und Belastungsmechanismen sorgfältig abgestimmt werden.