Materialdehnung

Materialdehnung bezeichnet die relative Längenänderung eines Materials unter Beanspruchung. Die Dehnung ε ist definiert als ε = ΔL / L0, wobei ΔL die Änderung der Länge und L0 die ursprüngliche Länge des Probekörpers ist. In der Praxis wird die Dehnung oft als Prozentsatz angegeben.

Es werden unterschiedliche Deformationsformen unterschieden. Elastische Dehnung ist reversibel und verschwindet nach Wegnahme der Last. Plastische Dehnung ist irreversibel und führt zu bleibenden Verformungen; sie ist besonders relevant für die Duktilität eines Werkstoffs.

Im linearen Bereich der Elastizität gilt das Hooke’sche Gesetz: σ = E · ε, wobei σ die Zugspannung, ε die Dehnung und E das Youngsche Modul ist. Der Zusammenhang hängt vom Material und von der Temperatur ab. Die lineare Beziehung endet an der Streckgrenze, ab der plastische Dehnung einsetzt; darüber hinaus steigt die Spannung bis zur Zugfestigkeit.

Weitere Kenngrößen sind die Zugfestigkeit σu (ultimate tensile strength) und die Bruchdehnung A% – der prozentuale Zuwachs der Länge bis zum Bruch. Die Bruchdehnung gibt Aufschluss über die Duktilität eines Materials und dessen Verhalten bei Versagen.

Materialdehnung wird durch Materialtyp, Temperatur, Dehnrate, Vorbehandlung sowie Mikro- und Kristallstruktur beeinflusst. Messmethoden umfassen Zugversuche mit Extensometern oder Dehnungsmessstreifen (DMS), die die Längenänderung entlang der Probekörperachse erfassen.

Die Kenntnis der Materialdehnung ist entscheidend für Formbarkeit, Sicherheit und Lebensdauer von Bauteilen. Sie dient der Auslegung technischer Systeme, indem sie beschreibt, wie viel Last ein Werkstoff aufnehmen kann, bevor bleibende Verformungen oder Brüche auftreten.