SpannungsDehnungsDiagramm

Das SpannungsDehnungsDiagramm ist eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen mechanischer Spannung und Dehnung eines Materials unter Zugbelastung. Es wird oft aus einem Zugversuch gewonnen und dient dazu, das Verformungsverhalten eines Werkstoffs abzubilden. Die vertikale Achse zeigt die Spannung (in MPa oder N/mm²), die horizontale Achse die Dehnung (typischerweise als Bruchdehnung oder in Prozent).

Der Verlauf des Diagramms lässt sich grob in mehrere Bereiche unterteilen. Im linearen elastischen Bereich folgt die Spannung dem Hooke’schen Gesetz, wobei sich die Dehnung proportional zur Spannung verhält. Die Steigung dieser Linie entspricht dem Young’schen Modul E. Bei ausreichender Spannung wird der Fließbereich erreicht, in dem bleibende plastische Deformationen entstehen; hier kippt der Verlauf oft oder sichtbar versetzt sich der Materialeinfluss. Danach folgt meist eine Zone der Kettenverfestigung (Kriechen), bis zum Maximum der Zugfestigkeit (ultimate tensile strength, UTS). Danach tritt der Randdruck ein und das Material verspricht sich zu verengen (necking) bis zum Bruch. Für viele Materialien, besonders Metalle, wird zudem die Bruchdehnung als Maß für die Duktilität angegeben.

Aus dem Diagramm lassen sich zentrale Eigenschaften ableiten: Young’s Modul E, Streckgrenze oder Fließgrenze, Zugfestigkeit (Ultimate Tensile Strength) und Dehnung bei Bruch (Duktilität). Das Diagramm dient der Werkstoffauswahl, Bauteildimensionierung und dem Vergleich verschiedener Werkstoffe. Es kann auch Unterschiede zwischen engineering- und true-stress-strain- Kurven darstellen; letzterer berücksichtigt die Verkleinerung des Querschnitts während der Dehnung. Standardisierte Tests (zum Beispiel nach ISO 6892) gewährleisten konsistente Daten für Design und Analyse.