Zugbeanspruchung

Zugbeanspruchung bezeichnet in der Tragwerks-, Werkstoff- und Maschinenkunde eine Beanspruchungssituation, bei der ein Bauteil axiale Zugkräfte erfährt. Sie führt zu einer Dehnung und zu inneren Spannungen im Material und wird oft im Gegensatz zur Druckbeanspruchung betrachtet.

Wichtige Größen und Beziehungen: Bei einer Zuglast F wirkt eine Spannung sigma = F/A auf den Querschnitt A der Probe. Die Längenänderung ΔL ergibt die relative Dehnung epsilon = ΔL/L0. Im elastischen Bereich folgt epsilon ≈ sigma / E, wobei E das Elastizitätsmodul des Materials ist. Mit zunehmender Belastung treten plastische Verformungen auf, es kommt zu Verfestigung, später zur Neckung und schließlich zum Bruch.

Materialverhalten: Wichtige Kenngrößen der Zugbeanspruchung sind die Streckgrenze Re ( Beginn der plastischen Verformung ), die Zugfestigkeit Rm bzw. σu ( maximale Zugspannung vor dem Bruch ) und die Bruchdehnung. Duktile Materialien zeigen deutliche plastische Verformung vor dem Versagen und eine größere Bruchdehnung, währendspröde Materialien weniger Dehnung zulassen. In der Praxis wird oft zwischen elastischer, plastischer Verformung und Versagen unterschieden.

Zugversuch: Zur Charakterisierung der Zugbeanspruchung wird typischerweise ein Zugversuch nach festgelegten Normen durchgeführt (z. B. ISO/EN-Standards). Dabei wird eine Probenfassung axial belastet, Kraft-Feder-Verlauf aufgezeichnet und aus dem Verlauf Spannungen, Dehnungen sowie die genannten Kenngrößen abgeleitet.

Anwendungen und Design: Zugbeanspruchungen treten in vielen Bauteilen auf, etwa in Stäben, Kabeln, Bolzen oder Gelenken. Designs berücksichtigen Sicherheitsfaktoren, Materialdicke, Kerbwirkungen, Bruchdehnung und mögliche Ermüdungserscheinungen, um ein zuverlässiges Verhalten unter axiale Zugbelastung zu gewährleisten.