Die Elastizitätsgrenze eines Materials ist ein wichtiger Aspekt in der Bau-, Maschinenbau- und Luft- und Raumfahrttechnik und -konstruktion. Die Elastizitätsgrenze, auch Streckgrenze genannt, ist eine Obergrenze für die Spannung, die auf ein Material ausgeübt werden kann, bevor es sich dauerhaft verformt. Diese Grenze wird in Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Newton pro Quadratmeter, auch bekannt als Pascal (Pa), gemessen.
Die Elastizitätsgrenze ist eine Funktion der Elastizität eines Materials. Elastizität ist die Fähigkeit eines Materials, in seine ursprüngliche Form oder Abmessungen zurückzukehren, nachdem eine Last oder Spannung entfernt wurde. Alle Materialien verformen sich bei Belastung oder Belastung. Die Dehnung ist ein Maß für das Ausmaß der Verformung, die auftritt, wenn ein Material unter Spannung steht.
Elastische Dehnung tritt auf, wenn ein Material geringen Belastungen ausgesetzt ist. Es verschwindet, nachdem die Spannung entfernt wurde, und das Material kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Plastische Dehnung tritt bei Spannungen oberhalb der Elastizitätsgrenze auf. Ein Material, das einer plastischen Dehnung ausgesetzt ist, wird sich nicht vollständig erholen und kehrt zu seinen ursprünglichen Abmessungen zurück, nachdem die Spannung entfernt wurde.
Diese Eigenschaft lässt sich am Beispiel einer Feder veranschaulichen. Wenn ein Gewicht an ein Ende einer Feder gehängt wird, während das andere Ende fixiert ist, verlängert es die Feder. Wenn ein kleines Gewicht aufgebracht und dann entfernt wird, kehrt die Feder auf ihre ursprüngliche Länge zurück. Wenn die Feder zu stark belastet wird, verformt sie sich dauerhaft und kehrt beim Entfernen des Gewichts nicht auf ihre ursprüngliche Länge zurück. Die Feder hat sich plastisch verformt, weil die durch das Gewicht verursachte Belastung die Elastizitätsgrenze überschritten hat.
Materialien haben eine messbare Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der resultierenden Dehnung. Dieser Zusammenhang lässt sich in einer Spannungs-Dehnungs-Kurve darstellen. Die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve bleibt im Bereich der elastischen Dehnung konstant. Die Elastizitätsgrenze ist der Punkt, an dem die aufgebrachte Spannung eine dauerhafte Verformung verursacht und sich die Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve ändert.
Nicht alle Materialien haben eine Elastizitätsgrenze. Die Duktilität ist ein Maß für das Ausmaß der bleibenden Verformung vor dem vollständigen Versagen. Duktile Materialien, wie Stahl und Messing, unterliegen einer großen plastischen Verformung, bevor es zum endgültigen Versagen kommt. Spröde Materialien wie Glas und Beton zeigen keine oder nur eine geringe plastische Verformung, und ein vollständiges Versagen tritt häufig unmittelbar nach Erreichen eines kritischen Spannungswertes auf. Aus diesem Grund haben spröde Materialien typischerweise keine Streckgrenze.