Spannungen und Dehnungen

Versuchsaufbau für einen Zugversuch an einer Elastomerprobe
Versuchsaufbau für einen Zugversuch an einer Elastomerprobe

Spannungen und Dehnungen treten auf, wenn auf eine Konstruktion oder ein Bauteil eine Last einwirkt. Die Spannungen und Dehnungen stehen dabei in einer Spannungs-Dehnungs-Beziehung. Diese ist abhängig von dem Elastizitätsmodul des Baustoffes und werden durch das Hooksche Gesetz beschrieben (s = E · e).

Ermittelt werden diese Beziehungen im Allgemeinen über einen Zugversuch. Dabei handelt es sich um ein genormtes Verfahren zur Werkstoffprüfung. Dieser zählt zu den zerstörenden Prüfverfahren, bei dem eine Probe des Materials bis zur Bruchlast gezogen wird. Damit können die Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und weitere Werkstoffkennwerte ermittelt werden.

Der Versuchsaufbau für den Zugversuch an einer Elastomerprobe ist in der rechten Abbildung dargestellt. Zu sehen ist der Probekörper, der zwischen 2 Widerlager eingespannt wird. Zur Messung der Dehnungen ist ein Laseroptische Messsensor installiert. Während der Versuchsdurchführung wird die Probe an den Platten mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit auseinander gezogen. Der Versuch wird bis zur Bruchlast gefahren. Über die eingetragene Spannungen und den gemessenen Dehnungen kann anschließend die Spannungs-Dehnungs-Beziehung ermittelt werden.

Dehnungsmessstreifen (DMS)

Zur direkten Messung von Dehnungen können sogenannte Dehnungsmessstreifen verwendet werden. Diese müssen direkt auf die Proben aufgeklebt werden, das eine Vorbereitung der Oberfläche voraussetzt. Dies ist ein Grund, warum diese seltener angewendet werden.

Weitere direkte Messmethoden sind: 

  • Laserextensometer
  • Laser Speckle Extensometer
  • Videoextensometer
  • Grauwertkorrelation

Häufig werden zur Bestimmung der Dehnungen Laseroptische Messsensoren eingesetzt, die eine hohe Auflösung bieten und mehrfach eingesetzt werden können.

DMS an einer Zugprobe
DMS an einer Zugprobe