Mechanik

Die Elastizität ist eine grundlegende Eigenschaft von Materialien. Sie beschreibt die reversible Verformung eines Körpers unter Einwirkung äußerer Kräfte. Nach dem Entfernen der Belastung nimmt der Körper seine ursprüngliche Form und Größe wieder an. Dieses Verhalten ist typisch für viele Metalle, Kunststoffe und auch biologische Materialien wie Sehnen oder Knochen.

•    Inhaltsverzeichnis
  1. Grundlagen
  2. Arten der Elastizität
  3. Elastizitätsmodul
  4. Bedeutung
  5. Grenzen der Elastizität
  6. Weiterführende Quellen

Grundlagen

Das Hookesche Gesetz beschreibt den linearen Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung im elastischen Bereich:

σ = E · ε

• σ = mechanische Spannung (N/mm²)
• ε = Dehnung (dimensionslos)
• E = Elastizitätsmodul (Materialkonstante)

Arten der Elastizität

• Lineare Elastizität: Proportionaler Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung (Hookesches Gesetz).
• Nichtlineare Elastizität: Spannung und Dehnung stehen nicht in einem linearen Verhältnis (z. B. Gummi).
• Elastizität in verschiedenen Richtungen: Anisotrope Materialien wie Holz oder Faserverbundwerkstoffe zeigen unterschiedliche Elastizität je nach Belastungsrichtung.

Elastizitätsmodul

Das Elastizitätsmodul (E-Modul) ist ein Maß für die Steifigkeit eines Materials:

• Stahl: ca. 210.000 N/mm²
• Aluminium: ca. 70.000 N/mm²
• Holz: 10.000–20.000 N/mm² (abhängig von Faserrichtung)
• Gummi: wenige N/mm²

Bedeutung

• Konstruktion: Bestimmung der Verformung von Bauteilen unter Last.
• Maschinenbau: Dimensionierung von Federn, Lagern und elastischen Kupplungen.
• Bauwesen: Berechnung von Durchbiegungen in Trägern und Brücken.
• Medizin: Untersuchung der Elastizität von Geweben (z. B. Arterien).

Grenzen der Elastizität

Wird die Belastung zu groß, überschreitet der Werkstoff die Streckgrenze und geht in den plastischen Bereich über. Die Verformung ist dann nicht mehr vollständig reversibel. Bei weiterer Belastung kommt es schließlich zum Bruch.

Weiterführende Quellen

Mehr Informationen sind auf diesen Links zu finden.

• 1. Quelle: https://www.maschinenbau-wissen.de/skript3/werkstofftechnik/metall/37-elastizitaet
  2. Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Elastizit%C3%A4t_%28Physik%29
  3. Quelle: https://www.leifiphysik.de/mechanik/federkraft/grundwissen/elastizitaet-und-hookesches-gesetz
  4. Quelle: https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/elastizitaet-werkstoffkunde-2628