Elastizitätsmodul
Der Elastizitätsmodul ist ein Materialkennwert der Werkstofftechnik. Er ist definiert als Quotient der Normalspannung zur zugehörigen Dehnung bei der Verformung eines Werkstoffes im linear-elastischen Werkstoffbereich. Somit ist der Elastizitätsmodul eine Spannung und wird in der Einheit N/mm2 angegeben. Der linear-elastischen Werkstoffbereich ist jener Bereich indem die Verformung reversible ist, d. h. sie wird bei Entlastung des Werkstoffes wieder vollständig abgebaut.
Die Ermittlung des Elastizitätsmoduls erfolgt, abhängig vom Werkstoff, in unterschiedlichen Prüfverfahren. Bei Werkstoffen mit hoher Duktilität, wie z. B. Stahl und Kunststoff, erfolgt die Bestimmung meist im Zugversuch, wohingegen bei spröden Werkstoffen wie z. B. Beton vorwiegend der Druckversuch Anwendung findet. Der Elastizitätsmodul gibt die Steigung der sogenannten Hookeschen Gerade im Spannungs-Dehnungs-Diagramm an, wie in der nachfolgenden Abbildung dargestellt ist.
Je größer der Elastizitätsmodul eines Werkstoffes ist, desto größer ist die Widerstandsfähigkeit des Materials gegenüber Verformung. Ein Bauteil aus einem Material mit höherem Elastizitätsmodul, wie z. B. Stahl, ist steifer als das identische Bauteil aus einem Werkstoff mit niedrigerem Elastizitätsmodul, wie beispielsweise Holz oder Aluminium. Das bedeutet, dass beim Austausch eines Stahlträgers durch einen Aluminiumträger identischer Abmessung, die Durchbiegung bei dem Aluminiumträger etwa dreimal so groß wie bei dem Stahlträger ist, da der Elastizitätsmodul von Aluminium nur etwa ein Drittel dessen von Stahl beträgt.
Der Elastizitätsmodul wird zwar als Materialkonstante bezeichnet, er hängt aber trotzdem von der Temperatur, der Belastungsrichtung, der Verformungsgeschwindigkeit und der Feuchte ab. In der folgenden Tabelle sind Richtwerte des Elastizitätsmoduls für verschiedene Materialien dargestellt.
| Material | Elastizitätsmodul in N/mm2 |
|---|---|
| Kunststoff | 1.000 - 4.000 |
| Nadelholz | 5.000 - 13.000 |
| Laubholz | 6.000 - 23.000 |
| Mauerwerk | 1.000 - 25.000 |
| Normalbeton | 25.000 - 38.000 |
| Granit | 60.000 - 65.000 |
| Aluminium | 69.000 - 70.000 |
| Kalkstein | 79.000 - 81.000 |
| Glas | 50.000 - 100.000 |
| Kupfer | 100.000 - 130.000 |
| Bronze | 105.000 - 124.000 |
| Stahl | 190.000 - 210.000 |
| Diamant | 900.000 - 1.000.000 |
Synonym(e):
E-Modul, E, Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul, Youngscher-Modul
Englische Übersetzung(en):
tensile modulus, Young's modulus, modulus of elasticity
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