Zugfestigkeit

Was bedeutet Zugfestigkeit?

Die Zugfestigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, einer Zugkraft (Zugkraft) standzuhalten, und bezieht sich auf die Bruchfestigkeit eines Materials, wenn eine Kraft ausgeübt wird, die in der Lage ist, viele Stränge des Materials gleichzeitig mit einer konstanten Dehnungs-/Belastungsrate zu brechen. Sie wird üblicherweise in Krafteinheiten pro Querschnittsfläche gemessen.

Zugfestigkeit ist die Menge an Belastung oder Spannung, die von einem Material gehandhabt werden kann, bevor es sich dehnt und bricht. Wie der Name schon sagt, ist die Zugfestigkeit der Widerstand des Materials gegen Zug, der durch mechanische Belastungen verursacht wird, die auf das Material einwirken. Die Fähigkeit, unter Zugspannung einem Bruch zu widerstehen, ist eine der wichtigsten und am häufigsten gemessenen Eigenschaften von Materialien, die für strukturelle Anwendungen verwendet werden.

Die Zugfestigkeit ist die maximale Zugspannung, der ein Material vor dem Versagen ausgesetzt werden kann, obwohl die tatsächliche Definition des Versagens normalerweise je nach Art und Design des Materials variiert. Eine Verringerung der Duktilität und eine Zunahme der Sprödigkeit sind mit einer beschleunigten Korrosionsrate verbunden, die wiederum das Versagen des Materials von einem duktilen Versagen zu einem viel gefährlicheren spröden Versagen verändern kann.

Der Begriff der Zugfestigkeit ist von größter Bedeutung in den Ingenieurwissenschaften sowie in den Bereichen Werkstoffwissenschaften, Maschinenbau und Bautechnik. Die Zugfestigkeit ist für spröde Materialien wichtiger als für duktile Materialien.

Faust erklärt Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit eines Materials ist die maximale Zugspannung, die es aufnehmen kann, bevor es versagt (z. B. Bruch oder dauerhafte Verformung). Die Zugfestigkeit gibt den Punkt an, an dem ein Material von elastischer zu plastischer Verformung übergeht. Sie wird als die minimale Zugspannung (Kraft pro Flächeneinheit) ausgedrückt, die erforderlich ist, um das Material zu trennen.

Wenn beispielsweise ein Metallstab mit einem Quadratzoll Querschnitt einer Zugkraft von 1,000 Pfund standhalten kann, aber bricht, wenn mehr Kraft ausgeübt wird, hat das Metall eine Zugfestigkeit von 1,000 Pfund pro Quadratzoll. Die Zugfestigkeit für Baustahl beträgt 400 Megapascal (MPa) und für Kohlenstoffstahl 841 MPa. Die Zugfestigkeitswerte sind für unterschiedliche Stahldichten unterschiedlich.

Es gibt drei Arten von Zugfestigkeit:

  1. Streckgrenze – Die Belastung, der ein Material ohne dauerhafte Verformung standhalten kann
  2. Höchstfestigkeit – Die maximale Belastung, der ein Material standhalten kann
  3. Bruchfestigkeit – Die Spannungskoordinate auf der Spannungs-Dehnungs-Kurve am Bruchpunkt

Die Zugfestigkeit ist ein Grenzzustand der Zugspannung, der auf eine von zwei Arten zum Zugversagen führt:

  1. Duktiles Versagen – Fließen als erste Stufe des Versagens, etwas Verfestigung in der zweiten Stufe und Bruch nach einer möglichen „Hals“-Bildung
  2. Sprödbruch – Plötzliches Brechen in zwei oder mehr Teile bei geringem Spannungszustand

Die Zugfestigkeit kann entweder als wahre Spannung oder als technische Spannung verwendet werden.

Durch die Durchführung eines Zugfestigkeitstests für Metalle wird bestimmt, wie stark sich eine Legierung dehnt, bevor sie ihre endgültige Zugfestigkeit erreicht, und wie viel Last ein bestimmtes Metallstück aufnehmen kann, bevor es seine strukturelle Integrität verliert. Daher ist das Verständnis der Zugfestigkeit von Materialien für die Konstruktion und die persönliche Sicherheit wichtig.

Neben dem Elastizitätsmodul und der Korrosionsbeständigkeit ist die Zugfestigkeit ein wichtiger Parameter für Materialien, die in Konstruktionen und mechanischen Geräten verwendet werden. Es ist für Baumaterialien wie Legierungen, Verbundwerkstoffe, Keramik, Kunststoffe und Holz spezifiziert.