Werkstoffkunde: Zugversuch. Warum verringert sich Spannung vor Bruch?

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo zusammen,

ich beschäftige mich gerade mit dem Zugversuch und dachte eigentlich, dass ich verstanden habe, was da passiert: Eine Probe wird solange auseinander gezogen, bis sie bricht.

Bei genauerem Überlegen stelle ich mir allerdings die Frage, warum die Kurve nach der Zugfestigkeit wieder nach unten geht, warum also die Spannung (nach Überschreiten der Zugfestigkeit) bei steigender Dehnung wieder nachlässt.
Laut Wikipedia ist die Zugfestigkeit die „maximale mechanische Zugspannung, die der Werkstoff aushält, bevor er bricht/reißt“; die Spannung S erhält man aus der Division von Kraft F und Querschnittsfläche A, S=F/A. Damit also die Spannung nachlässt, muss entweder die (angelgete) Kraft sinken oder sich die Querschnittsfläche erhöhen. Da letzteres sogar in umgekehrter Richtung passiert (nach der Zugfestigkeit verjüngt sich ja die Probe), muss die Kraft reduziert werden.

Wird also nach Erreichen des Punktes der Zugfestigkeit die angelegte Krank drastisch reduziert bzw. sogar ganz weggenommen? Wenn ja, warum? Wenn nicht, wo habe ich einen Fehler gemacht?

Vielen Dank schon mal für eure Antworten,
Juli

Ps. Hier noch ein Bilder mit besagter Kurve und allen relevanten Größen: http://www.hsu-hh.de/images/RGuDboSRK2cj0mfV.jpg

#2

Hallo,

das liegt daran, dass im Spannungs-Dehnungs-Diagramm Bezug genommen wird auf die ursprüngliche Querschnittsfläche.
In der Realität schnürt sich jedoch die Probe ein, d. h. die Fläche verringert sich während der plastischen Verformung. Weil man das nicht ständig messen und berücksichtigen will, nimmt man den Nenndurchmesser und errechnet so im verformten Zustand eine geringere Spannung als tatsächlich anliegt.
Ich hoffe, das anschaulich erklärt zuhaben und wünsche Dir einen schönen Tag

Thomas

#3

Hallo,

danke für die flotte Antwort!

Ich bin mir noch nicht komplett sicher, ob ichs verstanden habe, darum noch eine Rückfrage: D.h. nach dem Punkt der Zugfestigkeit benötigt die Probe keine größere Kraft mehr, um sich weiter zu dehnen, sodass die Kraft, die auf die Probe angelegt wird, verringert wird?

Vielen Dank und viele Grüße,
Juli

#4

Hallo,

habe, darum noch eine Rückfrage: D.h. nach dem Punkt der
Zugfestigkeit benötigt die Probe keine größere Kraft mehr, um
sich weiter zu dehnen, sodass die Kraft, die auf die Probe
angelegt wird, verringert wird?

Ja.

Es ist nur vielleicht nicht glücklich, von der kraft als treibender Kraft zu sprechen. Die Maschinen dehnen Xmm pro Sekunde und messen die daraus resultierende Gegenkraft der Probe.

Diese Kraft nimmt am Anfang stetig zu, weil sie proportional zur Dehnung ist, wie bei einer Feder.

Dann wird irgendwann die Querschnittsfläche kleiner, und damit auch die „Stärke der Feder“. Irgendwann wird der Querschnitt so klein (oder es gibt soviele Mikrorisse in der Probe), dass die Kraft nicht nur langsamer steigt, sondern sogar weniger wird.

Gruß
achim

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#5

Zur Graphik
Hallo Juli, hallo Achim,

da schließe ich mich voll an.

Zur verlinkten Graphik: Sie ist sehr gut geeignet, um die Mess- und Rechengrößen zu markieren.
Eine Aufzeichnung von einem echten Zugversuch wäre nicht ganz so übersichtlich gewesen. Da gibt es aber - je nach Werkstoff - meistens einen Bereich über der Hookeschen Strecke, der die von Achim erwähnten Vorgänge veranschaulicht.

Schönes WE

Thomas

#6

Super, jetzt hab ich’s!

Danke und Grüße