Biegemodul

Was bedeutet Biegemodul?

Der Biegemodul eines Materials ist eine physikalische Eigenschaft, die die Biegefähigkeit dieses Materials angibt. Mechanisch ausgedrückt ist es das Verhältnis von Spannung zu Dehnung während einer Biegeverformung oder Biegung. Es entspricht im Wesentlichen dem Elastizitätsmodul eines Materials, der ein Maß für die Elastizität eines Materials ist, aber die beiden Eigenschaften haben üblicherweise unterschiedliche Werte, insbesondere bei Polymermaterialien.

Der Biegemodul wird anhand einer 3-Punkt-Analyse an einem rechteckigen Balken des Materials mit Breite w und Höhe h getestet. Ein Parameter L gibt die Länge zwischen zwei Stützpunkten an, die auf der Unterseite des Trägers angeordnet sind. Eine Kraft F wird auf einen Punkt auf der gegenüberliegenden Seite und zwischen den beiden Stützen aufgebracht, was eine Verschiebung im Material erzeugt, die als Durchbiegung d bezeichnet wird. Mit diesen Parametern wird der Biegemodul Ebend als Krafteinheit pro Fläche wie folgt berechnet:

Ebend = (L3F) / (4wh3d)

Der Biegemodul ist eine wichtige Berechnung für Ingenieure und Architekten, da er sich auf das Gewicht bezieht, das ein Material tragen kann, wenn es als strukturelle Unterstützung verwendet wird.

Faust erklärt den Biegemodul

Der Biegemodul ist wichtig, um die Steifigkeit oder Steifheit eines Materials zu verstehen. Bestimmte Materialanwendungen erfordern möglicherweise Festigkeit und Steifigkeit für die strukturelle Unterstützung, während andere Anwendungen möglicherweise Flexibilität erfordern, um eine Beschädigung während des Biegens zu verhindern. Daher gibt es einige Faktoren, die den Biegemodul eines Materials modulieren, und das Verständnis dieser Faktoren hilft bei der Materialentwicklung und -auswahl.

Der Basis-Biegemodul eines Basismaterials wird durch die grundlegenden Eigenschaften des Materials bestimmt. Bei Kunststoffen beispielsweise spielen die Art des Polymers, das Molekulargewicht, die Dicke und die Form eine Rolle für die Flexibilität. Eine Möglichkeit, die Flexibilität zu modulieren, besteht darin, dem Kunststoff einen feinen mineralischen Füllstoff wie Talkumpulver hinzuzufügen. Typischerweise erhöht die Zugabe dieser feinen mineralischen Füllstoffe den Biegemodul und versteift das Material. Die Fähigkeit eines mineralischen Füllstoffs, den Biegemodul zu modulieren, hängt auch vom Aspektverhältnis und der Teilchengröße des Füllstoffs ab. Teilchen mit höherem Seitenverhältnis erhöhen den Biegemodul eines Materials stärker als Teilchen mit niedrigerem Seitenverhältnis. Eine Verringerung der Teilchengröße eines mineralischen Additivs kann den Biegemodul erhöhen, wenn das Aspektverhältnis der Teilchengröße während der Verringerung der Teilchengröße zunimmt.

Es ist wichtig anzumerken, dass der Biegemodul ein nützliches Maß für Materialien ist, die bei der angelegten Spannung nicht brechen oder reißen. Spröde Materialien, die bei einem bestimmten Kraftaufwand brechen, werden besser durch die Biegefestigkeit bewertet.

Synonyme

Biegemodul