Werkstoffverhalten

Mit dem SoftPlate-Modul des ACIPS-Portals können Platten mit dem nachstehenden Werkstoffverhalten berechnet werden. In der Testversion ist zur Zeit nur das mit * gekennzeichnete linear elastische Werkstoffverhalten verfügbar.
Anderes Werkstoffverhalten kann vorläufig nur über eine Anfrage an SoftPlate Consult (Methode D) berechnet werden.

Die Spannungs-Verzerrungs-Funktionen, auch Material- oder Stoffgleichungen oder "Werkstoffgesetz" genannt, sind für reale Werkstoffe unter allgemeinen Anwendungsbedingungen für technisch-praktische Zwecke von zu vielen Parametern abhängig und zu komplex.
Die für Ingenieuranwendungen gebräuchlichste Vereinfachung ist die verallgemeinerte Hookesche Beziehung für linear elastisches isotropes und homogenes Material, bei der die Spannung der Verzerrung proportional ist und nicht von der Größe der Verzerrung und somit auch nicht von der Belastungsdauer oder anderen Parametern, wie Temperatur, Chemikalien- oder Umwelteinflüssen u.a., abhängt.
Die Gültigkeit dieser Idealisierung muss bei allen Ingenieuranwendungen stets überprüft werden, da der linear elastische oder Hookesche Bereich des Spannungs-Verzerrungs-Diagramms stark vom Werkstoff und von den Einsatzbedingungen abhängt.

Zum Werkstoffverhalten bei anderen Spannungs-Verzerrungs-Funktionen (oder "Werkstoffgesetzen") siehe die Fachliteratur.

In der Testversion ist zur Zeit nur das mit * gekennzeichnete Werkstoffverhalten verfügbar!

Werkstoffdaten

Bitte Eingabeformat für Zahlenwerte beachten!

Die linear elastische Spannungs-Verzerrungs-Funktion (oder Hookesche Beziehung) benötigt nur drei Werkstoffkennwerte:

Elastizitätsmodul E:
Das Verhältnis von Spannung und Verzerrung (Dehnung/Stauchung) für Zug/Druck bei gegebener Querkontraktionszahl.
Werte bitte nur in MPa (N/mm²) eingeben! Werte mit anderen Dimensionsangaben bitte umrechnen, weil sich sonst eine fehlerhafte Berechnung durch fehlerhafte Eingabe ergibt.
Der Wert 0 oder negative Werte werden nicht akzeptiert.
Eingaben unter 10 MPa oder über 300000 MPa führen zu einer Warnung mit der Bitte zu prüfen, ob diese Werte korrekt sind.

Unter der Voraussetzung, dass das Werkstoffverhalten noch genügend genau als proportional zur Größe der Verzerrung bzw. zur Belastungshöhe angesehen werden kann und ein Einfluss auf die Querkontraktionszahl nicht berücksichtigt werden muss, kann auch mit einem zeitabhängigen Modul (z.B. Kriechmodul bei linear viskoelastischem Verhalten) oder mit einem von der Temperatur abhängigen Modul gerechnet werden.

Werte entnehmen Sie bitte den Werkstoffdatenblättern, der Fachliteratur oder den Werkstoffdatenbanken. (Ein ACIPS-Modul zu Werkstoffdaten ist für eine spätere Version vorgesehen.)

Querkontraktionszahl (Poisson-Zahl) ν
Die theoretischen Grenzwerte sind 0.0 für einen völlig inkompressiblen, volumenstarren Stoff bzw. 0.5 für einen Stoff mit volumenkonstanter Dehnung und ungehinderter Kompressibilität.

Wie der Elastizitätsmodul ist die Querkontraktionszahl abhängig von der Belastungshöhe und -dauer, von der Temperatur u.a. Da diese Funktionen meist nicht bekannt sind und der Einfluss der Änderung auf die Spannungs- und Verzerrungswerte für die meisten Ingenieuranwendungen vernachlässigbar ist, kann meist mit nachstehenden Richtwerten gerechnet werden.

Setzt man ν = 0, wie in der Baustatik häufig, wird keine Querkontraktion berücksichtigt, man erhält etwas zu große Werte der Spannungen und Verzerrungen, befindet sich damit aber auf der sicheren Seite.

Der voreingestellte Wert ist 0.3. Der Anwender kann einen anderen Wert zwischen 0 und 0.5 eingeben; kleinere oder größere Werte werden nicht akzeptiert.

Richtwerte der Querkontraktionszahl ν für einige Werkstoffe:

Material

ν

Gummi

0.45 - 0.48

Weiche Thermoplaste (PE, PP)

0.4

Harte Thermoplaste

0.35

Duromere

0.3

Aluminium

0.3

Stahl

0.3

Glas

0.25

Beton

0.15 - 0.25

Weitere Werte entnehmen Sie bitte den Werkstoffdatenblättern, der Fachliteratur oder den Werkstoffdatenbanken.

Schubmodul G:
Das Verhältnis von Schubspannung und Verzerrung (Gleitung) für Scherung bei gegebener Querkontraktionszahl.
Wegen der Beziehung G = E/2(1+ν) entfällt dieser Kennwert bei linear elastischem Werkstoffverhalten.

Zu den Werkstoffkennwerten bei anderen Spannungs-Verzerrungs-Funktionen (oder "Werkstoffgesetzen") siehe die Fachliteratur.