Was ist die Belastungsrate?

Die Dehnung ist ein Maß für das Ausmaß der Verformung, die auftritt, wenn ein Objekt unter Spannung gesetzt wird. Die Dehnungsrate ist definiert als die Änderung der Dehnung über die Zeit. Alle Materialien ändern sich in ihren Abmessungen, wenn sie Belastungen ausgesetzt sind. Die spannungsbedingte Verformung kann je nach angelegter Spannung vollständig reversibel oder dauerhaft sein.

Elastische Dehnung tritt auf, wenn ein Material unter Spannung zu seinen ursprünglichen Abmessungen zurückkehrt, nachdem die Spannung entfernt wurde. Plastische Dehnung tritt auf, wenn ein Objekt sehr hohen Belastungen ausgesetzt war und nach dem Entfernen der Belastung nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Bei vielen Materialien erfolgt die Umkehr der elastischen Dehnung augenblicklich, d. h. ohne wahrnehmbare Zeitdauer. Eine vollständig rückstellbare, aber im Laufe der Zeit auftretende Verformung wird mit der Dehnungsrate beschrieben.

Die Dehnungsrate variiert stark für verschiedene Materialien und ändert sich oft bei unterschiedlichen Temperaturen und angewendeten Drücken. Stahl ist ein Beispiel für ein Material, das sofort nach dem Abbau der Spannung in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Umgekehrt werden in der Geologie Spannungen über Millionen von Jahren ausgeübt und die Dehnungsrate im Gestein ist typischerweise sehr gering. Ein Material, dessen Dehnungsgeschwindigkeit sich bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken stark ändert, weist eine hohe Dehnungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit auf.

Diese Rate hängt auch davon ab, wie die Kraft oder Spannung aufgebracht wird. Bei vielen Kunststoffen dehnt sich das Material bei allmählicher Dehnung stark, bevor es bricht. Dies liegt daran, dass die Moleküle im Kunststoff genügend Zeit haben, sich neu zu orientieren und aneinander vorbei zu wandern, wodurch die Dehnung auftritt. Wird ein Kunststoff mit einem Schlag oder einer plötzlichen Kraft beaufschlagt, bricht er sofort und verhält sich wie ein sprödes Material. Der gleiche Kunststoff kann aufgrund der unterschiedlichen Dehnungsgeschwindigkeiten durch die Art der Belastung sehr unterschiedlich reagieren.

Die Dehnungsrate kann im Labor mit speziellen Testgeräten gemessen werden, die sehr präzise Lasten auf eine Probe ausüben, während gleichzeitig die Verformung und Erholung gemessen wird, die nach dem Entfernen der Spannung auftritt. Da die Dehnungsrate eines Materials sein Verhalten beeinflusst, ist es wichtig, seine Empfindlichkeit gegenüber der Art der Belastung, der Belastung und der Temperatur zu verstehen. Das Verständnis der Dehnungsrate eines Materials stellt sicher, dass es die Leistungsspezifikationen erfüllt, die in der Endanwendung erforderlich sind.