![\"Zug-](\"https:\/\/www.materialstests.com\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/Tension-and-Compression-Testing.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\n <\/h3>\n\n\n\nZugversuch<\/h3>\n\n\n\n
Die Zugpr\u00fcfung ist eine der h\u00e4ufigsten Pr\u00fcfungen in der Technik zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von Materialien. Sie dient zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften isotroper Werkstoffe. Diese Pr\u00fcfung basiert im Wesentlichen auf der Anwendung einer Zugkraft auf die Probe von gegen\u00fcberliegenden Seiten in der gleichen Richtung und der \u00dcberwachung der Spannung auf das Material, bis das Material bricht. Als Ergebnis des Zugversuchs k\u00f6nnen die Streckgrenze, die maximale Zugfestigkeit, die Dehnbarkeit, der Elastizit\u00e4tsmodul, der Schermodul und die Poissonzahl des Materials ermittelt werden.<\/p>\n\n\n\n
Spannungs-Dehnungs-Kurven<\/p>\n\n\n\n
Spannungs- und Dehnungskurven<\/p>\n\n\n\n
Die Nennzugspannung, die w\u00e4hrend der Pr\u00fcfung auf das Material einwirkt, ist wie folgt:<\/p>\n\n\n\n
Dabei ist F die Zugkraft und A_0 die Querschnittsfl\u00e4che unter Spannung. Und die Dehnung ist definiert als;<\/p>\n\n\n\n
Dabei ist L_0 die Ausgangsl\u00e4nge des Probek\u00f6rpers und \u0394_L die Dehnung des Materials nach der Pr\u00fcfung.<\/p>\n\n\n\n
Mit den aus der Pr\u00fcfung abgeleiteten Werten erh\u00e4lt man die Spannungs-Dehnungs-Kurve. Diese Kurve gibt Aufschluss \u00fcber die Bruchgrenze, die Streckgrenze, die maximale Zugfestigkeit und den Zustand der Spr\u00f6digkeit-Duktilit\u00e4t des Materials. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie unabh\u00e4ngig von den Abmessungen des Materials Informationen liefert.<\/p>\n\n\n\n
Das obige Diagramm zeigt die Spannungs-Dehnungskurve eines spr\u00f6den Materials.<\/p>\n\n\n\n
Bei den meisten Kurven ist der Anfangsteil linear. Den Wert der Streckgrenze erh\u00e4lt man auf der Kurve, wenn man von dem Punkt, an dem die Dehnung der Spannungs-Dehnungs-Kurve 0,2% betr\u00e4gt, eine Kurve parallel zur Steigung der Kurve zieht. Mit Hilfe der Streckgrenze l\u00e4sst sich die maximale Spannung bestimmen, die ein Material ohne bleibende Sch\u00e4den aushalten kann. Bis zu diesem Punkt befindet sich das Objekt im elastischen Bereich. Danach geht das Material in den plastischen Bereich \u00fcber, in dem die einwirkenden Kr\u00e4fte zu einer dauerhaften Sch\u00e4digung f\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n
Streckspannung<\/p>\n\n\n\n
Die Steigung der imagin\u00e4ren Linie, die wir zur Bestimmung der Streckgrenze ziehen, ergibt den Elastizit\u00e4tsmodul, eine wichtige Materialeigenschaft. Der Elastizit\u00e4tsmodul wird wie folgt berechnet:<\/p>\n\n\n\n
Die folgende Gleichung stellt die Poissonzahl dar, die das Negativ des Verh\u00e4ltnisses von horizontaler Verschiebung zu vertikaler Verschiebung ist:<\/p>\n\n\n\n
Test<\/p>\n\n\n\n
Die meisten Querschnitte der im Zugversuch verwendeten Proben sind in der Abbildung dargestellt. Die Proben k\u00f6nnen als Platte oder als Zylinder geformt werden.<\/p>\n\n\n\n
Je nach Material und Empfindlichkeitsgrad der Messung k\u00f6nnen verschiedene Einspannmethoden verwendet werden. Jede Bindungsart hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.<\/p>\n\n\n\n
Kompressionstest<\/h3>\n\n\n\n
Der Druckversuch zeigt, wie sich Materialien verhalten, wenn sie zusammengedr\u00fcckt oder zerdr\u00fcckt werden. Die Pr\u00fcfung dauert in der Regel so lange, bis der Stoff zerbricht oder bis zu einem vorher festgelegten Grenzwert. Auf diese Weise werden die Belastung, der das Material bis zum Zerrei\u00dfen standh\u00e4lt, und das Ausma\u00df seiner Zersetzung bis zu diesem Punkt berechnet. Um ein Material zu pr\u00fcfen, wird es h\u00e4ufig erhitzt oder abgek\u00fchlt und in viele Richtungen einer Druckkraft ausgesetzt. Die Pr\u00fcfungen k\u00f6nnen jedoch auch unter anderen Bedingungen durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n\n\n\n
Materialien mit hoher Zugfestigkeit haben im Allgemeinen eine geringe Druckfestigkeit. Aus diesem Grund werden diese Materialien durch Druckpr\u00fcfungen untersucht. Bei den Materialien, an denen die meisten Druckpr\u00fcfungen durchgef\u00fchrt werden, handelt es sich im Allgemeinen um spr\u00f6de Materialien, z. B. Verbundwerkstoffe, Beton, Holz, Metall und Ziegel, Polymere, Kunststoffe und Schaumstoffe.<\/p>\n\n\n\n
Als Ergebnis des Druckversuchs erh\u00e4lt man eine Kraft-Dehnungs-Kurve. Die Kraft wird dann in Spannung umgewandelt, um eine Spannungs-Dehnungs-Kurve zu erstellen. Diese Kurve ist der Spannungs-Dehnungskurve im Zugversuch sehr \u00e4hnlich. Nur die Achsen liegen in der Richtung, in der die Verk\u00fcrzung stattfindet.<\/p>\n\n\n\n
Druckspannung - % Druckverformung<\/p>\n\n\n\n
Die Berechnungen f\u00fcr den Zugversuch gelten auch f\u00fcr den Druckversuch. Die Druckfestigkeit wird wie folgt ausgedr\u00fcckt;<\/p>\n\n\n\n
Zerkleinern<\/p>\n\n\n\n
Die Quetschung wird verwendet, um auszudr\u00fccken, wie stark das Material w\u00e4hrend der Pr\u00fcfung verk\u00fcrzt wurde.<\/p>\n\n\n\n
Dr\u00fccken Sie die Zerkleinerung aus.<\/p>\n\n\n\n
Anschwellen<\/p>\n\n\n\n
Unter Quellung versteht man die Vergr\u00f6\u00dferung des Querschnitts des gepr\u00fcften Materials. Duktile Materialien sind anf\u00e4lliger f\u00fcr Quellung. Sie wird formalisiert durch:<\/p>\n\n\n\n
Test<\/p>\n\n\n\n
Spr\u00f6de Materialien sind in der Regel Gegenstand von Druckpr\u00fcfungen. Die Druckeigenschaften von steifen Schaumstoffen werden in der ISO 844 als Beispiel aus den Normen genannt. In dieser Norm werden die Werte f\u00fcr die Querschnittsfl\u00e4che und die Formen, die Temperatur-Feuchtigkeits-Werte und die zu erwartenden Ergebnisse der Proben angegeben. Die Spannungen werden in kPa angegeben.<\/p>\n\n\n\n
Der in der Norm angegebene Wert f\u00fcr die Druckelastizit\u00e4t lautet wie folgt:<\/p>\n\n\n\n
Dabei ist \u03c3_e die Kraft am Ende des konventionellen elastischen Bereichs, h_0 die anf\u00e4ngliche Dicke des Materials und x_e der Weg, den die die Spannung erzeugende Kraft nimmt.<\/p>\n\n\n\n
Im Folgenden sind einige der f\u00fcr Druckpr\u00fcfungen entwickelten Normen aufgef\u00fchrt:<\/p>\n\n\n\n
ASTM D575-91 - Standard Test Methods For Rubber Properties In Compression<\/p>\n\n\n\n
ASTM E9-19 - Standardpr\u00fcfverfahren f\u00fcr die Druckpr\u00fcfung von metallischen Werkstoffen bei Raumtemperatur<\/p>\n\n\n\n
TS EN ISO 14126 - Faserverst\u00e4rkte Kunststoffverbundwerkstoffe - Bestimmung der Druckeigenschaften in Richtung der Ebene<\/p>\n\n\n\n
<\/h3>\n\n\n\nBeschreibung der Technik<\/h3>\n\n\n\n
Die Bewertung des mechanischen Verhaltens einer Probe unter Zug- und Druckbedingungen kann durchgef\u00fchrt werden, um grundlegende Daten zu den Materialeigenschaften zu erhalten, die f\u00fcr die Konstruktion von Bauteilen und die Bewertung der Betriebsleistung entscheidend sind. Die Anforderungen an die Zug- und Druckfestigkeitswerte und die Methoden zur Pr\u00fcfung dieser Eigenschaften sind in verschiedenen Normen f\u00fcr eine Vielzahl von Werkstoffen festgelegt. Die Pr\u00fcfungen k\u00f6nnen an bearbeiteten Materialproben oder an ma\u00dfstabsgetreuen Modellen tats\u00e4chlicher Bauteile durchgef\u00fchrt werden. Diese Pr\u00fcfungen werden in der Regel mit einem universellen mechanischen Pr\u00fcfger\u00e4t durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n
Ein Zugversuch ist ein Verfahren zur Bestimmung des Verhaltens von Werkstoffen unter axialer Zugbelastung. Die Pr\u00fcfungen werden durchgef\u00fchrt, indem die Probe in die Pr\u00fcfvorrichtung eingespannt wird und dann durch Trennen der Traversen der Pr\u00fcfmaschine eine Kraft auf die Probe ausge\u00fcbt wird. Die Geschwindigkeit der Traversen kann variiert werden, um die Geschwindigkeit der Dehnung in der Probe zu steuern. Die Daten der Pr\u00fcfung werden zur Bestimmung der Zugfestigkeit, der Streckgrenze und des Elastizit\u00e4tsmoduls verwendet. Die Messung der Probenabmessungen nach der Pr\u00fcfung liefert auch Werte f\u00fcr die Fl\u00e4chenverkleinerung und die Dehnung, um die Duktilit\u00e4t des Materials zu charakterisieren. Zugpr\u00fcfungen k\u00f6nnen an vielen Materialien durchgef\u00fchrt werden, darunter Metalle, Kunststoffe, Fasern, Klebstoffe und Gummi. Die Pr\u00fcfungen k\u00f6nnen bei niedrigen und hohen Temperaturen durchgef\u00fchrt werden.
Ein Druckversuch ist eine Methode zur Bestimmung des Verhaltens von Materialien unter Druckbelastung. Druckpr\u00fcfungen werden durchgef\u00fchrt, indem die Probe zwischen zwei Platten eingelegt wird und dann eine Kraft auf die Probe ausge\u00fcbt wird, indem die Traversen zusammengeschoben werden. W\u00e4hrend der Pr\u00fcfung wird die Probe zusammengedr\u00fcckt, und die Verformung in Abh\u00e4ngigkeit von der aufgebrachten Last wird aufgezeichnet. Die Druckpr\u00fcfung wird zur Bestimmung der Elastizit\u00e4tsgrenze, der Proportionalit\u00e4tsgrenze, der Streckgrenze, der Streckgrenze und (bei einigen Materialien) der Druckfestigkeit verwendet.<\/p>\n\n\n\n
<\/h3>\n\n\n\nAnalytische Informationen<\/h3>\n\n\n\n
Druckfestigkeit<\/strong> - Die Druckfestigkeit ist die maximale Druckspannung, die ein Material aushalten kann, ohne zu brechen. Spr\u00f6de Materialien brechen bei der Pr\u00fcfung und haben einen bestimmten Druckfestigkeitswert. Die Druckfestigkeit duktiler Materialien wird durch den Grad ihrer Verformung w\u00e4hrend der Pr\u00fcfung bestimmt.<\/p>\n\n\n\n Elastische Grenze<\/strong> - Die Elastizit\u00e4tsgrenze ist die maximale Spannung, die ein Material aushalten kann, ohne dass es sich nach Wegfall der Spannung dauerhaft verformt.<\/p>\n\n\n\n Dehnung<\/strong> - Die Dehnung ist der Betrag der dauerhaften Verl\u00e4ngerung einer Probe, die in einem Zugversuch gebrochen ist.<\/p>\n\n\n\n Module der Elastizit\u00e4t<\/strong> - Der Elastizit\u00e4tsmodul ist das Verh\u00e4ltnis von Spannung (unterhalb der Proportionalit\u00e4tsgrenze) zu Dehnung, d. h. die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve. Er gilt als das Ma\u00df f\u00fcr die Steifigkeit eines Metalls.<\/p>\n\n\n\n Proportionaler Grenzwert<\/strong> - Die Proportionalit\u00e4tsgrenze ist die gr\u00f6\u00dfte Spannung, die ein Material erreichen kann, ohne von der linearen Beziehung der Spannungs-Dehnungs-Kurve abzuweichen, d. h. ohne sich plastisch zu verformen.<\/p>\n\n\n\n Verkleinerung der Fl\u00e4che<\/strong> - Die Fl\u00e4chenverkleinerung ist die Differenz zwischen der urspr\u00fcnglichen Querschnittsfl\u00e4che einer Zugprobe und der kleinsten Fl\u00e4che nach dem Bruch nach der Pr\u00fcfung.<\/p>\n\n\n\n St\u00e4mme<\/strong> - Dehnung ist die Ver\u00e4nderung der Gr\u00f6\u00dfe oder Form eines Materials aufgrund von Krafteinwirkung.<\/p>\n\n\n\n Flie\u00dfgrenze<\/strong> - Die Streckgrenze ist die Spannung in einem Material (in der Regel weniger als die maximal erreichbare Spannung), bei der eine Zunahme der Dehnung ohne Zunahme der Spannung auftritt. Nur bestimmte Metalle haben eine Streckgrenze.<\/p>\n\n\n\n Streckgrenze<\/strong> - Die Streckgrenze ist die Spannung, bei der ein Material eine bestimmte Abweichung von einer linearen Spannungs-Dehnungs-Beziehung aufweist. F\u00fcr Metalle wird h\u00e4ufig ein Offset von 0,2% verwendet.<\/p>\n\n\n\n Zugfestigkeit (Ultimate Tensile Strength)<\/strong> - Die Zugfestigkeit (UTS) ist die maximale Zugspannung, die ein Material aushalten kann, ohne zu brechen. Sie wird berechnet, indem man die w\u00e4hrend des Zugversuchs aufgebrachte H\u00f6chstlast durch die urspr\u00fcngliche Querschnittsfl\u00e4che der Probe dividiert.<\/p>\n\n\n\n Zug und Druck<\/strong><\/a> Eigenschaften des Rohmaterials zum Vergleich mit den Produktspezifikationen<\/p>\n\n\n\n Beschaffung von Materialeigenschaftsdaten f\u00fcr die Finite-Elemente-Modellierung oder andere Produktdesigns f\u00fcr das gew\u00fcnschte mechanische Verhalten und die Betriebsleistung<\/p>\n\n\n\n Simulation der mechanischen Leistung von Bauteilen im Betrieb<\/p>\n\n\n\n Standard-Zugversuche an Metallen und Kunststoffen werden an speziell vorbereiteten Pr\u00fcfk\u00f6rpern durchgef\u00fchrt. Bei diesen Proben kann es sich um bearbeitete zylindrische Proben oder flache Plattenproben (Dogbone) handeln. Die Pr\u00fcfmuster m\u00fcssen ein bestimmtes Verh\u00e4ltnis von L\u00e4nge zu Breite oder Durchmesser im Pr\u00fcfbereich (DMS) aufweisen, um wiederholbare Ergebnisse zu erzielen und die Norm zu erf\u00fcllen Pr\u00fcfverfahren<\/a> Anforderungen. R\u00f6hrenf\u00f6rmige Produkte, Fasern und Dr\u00e4hte k\u00f6nnen mit speziellen Vorrichtungen, die ein optimales Greifen und eine optimale Fehlererkennung erm\u00f6glichen, in voller Gr\u00f6\u00dfe auf Zug gepr\u00fcft werden.<\/p>\n\n\n\n Die am h\u00e4ufigsten f\u00fcr Druckpr\u00fcfungen verwendete Probe ist ein rechter Kreiszylinder mit flachen Enden. Es k\u00f6nnen auch andere Formen verwendet werden, die jedoch spezielle Spannvorrichtungen erfordern, um ein Ausknicken zu vermeiden. Spezielle Konfigurationen f\u00fcr Bauteilpr\u00fcfungen oder Betriebssimulationen sind abh\u00e4ngig von der zu verwendenden Pr\u00fcfmaschine.<\/p>\n\n\n\n Bei Zugversuchen \u00fcbt die Pr\u00fcfmaschine eine Zugkraft aus, die die Zugproben auseinanderzieht. Bei der Zugpr\u00fcfung von Kunststoffen wird das Pr\u00fcfmuster auseinandergezogen, um die Zugfestigkeit und andere Eigenschaften wie Steifigkeit und Streckgrenze zu messen. Es gibt mehrere g\u00e4ngige Industrienormen, die vereinbarte Methoden f\u00fcr Kunststoff-Zugpr\u00fcfungen vorsehen. ASTM D638 und ISO 527-2 weisen beide \u00e4hnliche, aber unterschiedliche standardisierte Probengeometrien und -abmessungen auf. F\u00fcr diese Pr\u00fcfungen sind Zugspannzeuge erforderlich, die die Probe greifen und sich anpassen, wenn sie sich w\u00e4hrend des Pr\u00fcfverfahrens ausd\u00fcnnt. Dieses Zubeh\u00f6r unterscheidet sich von Druckvorrichtungen. <\/h3>\n\n\n\n
Typische Anwendungen<\/h3>\n\n\n\n
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Beispielhafte Anforderungen<\/h3>\n\n\n\n
Der Unterschied zwischen Zugpr\u00fcf- und Druckpr\u00fcfger\u00e4ten<\/h2>\n\n\n\n
Bei Kompressionspr\u00fcfungen \u00fcbt die Pr\u00fcfmaschine eine Druck- oder Kompressionslast oder -kraft aus, um das Pr\u00fcfmuster zu quetschen, bis es bricht oder zerdr\u00fcckt wird. Kompressionspr\u00fcfungen eines Polymerstrukturschaumstoffs werden abgedeckt durch ASTM D1621<\/strong> in der die Art der Druckplatten und des verwendeten Deflektometers angegeben ist. Das Pr\u00fcfmuster wird zwischen Druckpr\u00fcfplatten platziert, bis die Zellstruktur versagt oder bricht.
Eine Universalpr\u00fcfmaschine kann sowohl Zug- als auch Druckpr\u00fcfungen durchf\u00fchren. Die Traverse kann zum Ziehen oder Dr\u00fccken des Pr\u00fcfmusters verwendet werden, das sich zwischen der Grundplatte und dem beweglichen Kopf befindet.
Die Zugpr\u00fcfvorrichtungen oder Spannzeuge und Dehnungssensoren (bekannt als Extensometer) k\u00f6nnen keine Druckpr\u00fcfungen durchf\u00fchren. Auch die Zugspannzeuge sind speziell auf die genaue Geometrie und die Abmessungen der Pr\u00fcfk\u00f6rper abgestimmt. Die Druckpr\u00fcfplatten und Deflektometer sind ebenfalls nur f\u00fcr Druckpr\u00fcfungen geeignet, so dass in diesem Fall beide Zubeh\u00f6rteile ben\u00f6tigt werden.<\/p>\n\n\n\n <\/h2>\n\n\n\n