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Elastizitätsmodul

Definition

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Basiswissen


Der Elastizitätsmodul [1], auch Dehnungs- oder Zugmodul genannt, ist ein Materialkennwert aus der Werkstofftechnik. Er ähnelt der Federkonstanten und beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear-elastischem Verhalten: je mehr Kraft (oder Spannung) man für eine bestimmte Verformung benötigt, desto höher der Modul.



Bildbeschreibung und Urheberrecht
Der Elastizitätsmodul bezieht auf den linear ansteigenden, links vom Koordinatenursprung ausgehenden Teil der Kurve. Er gibt an, wie viel mal so groß die nötige Spannung wie die dadurch erreiche relative Längenänderung ist. Rechts vom linearen Bereich findet der Elastizitätsmodul keine Anwendung mehr. © freisein ☛


Formelzeichen E


Der Elastizitätsmodul wird mit E-Modul oder als Formelzeichen mit E abgekürzt und hat die Einheit einer mechanischen Spannung (Newton pro Quadratmeter).

Bedeutung


Der Betrag des Elastizitätsmoduls ist umso größer, je mehr Widerstand ein Material seiner elastischen Verformung entgegensetzt. Ein Bauteil aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul (z. B. Stahl) ist also steifer als ein Bauteil gleicher Konstruktion (gleichen geometrischen Abmessungen), welches aus einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul (z. B. Gummi) besteht. Der Elastizitätsmodul ist die Proportionalitätskonstante im Hookeschen Gesetz.

Zahlenbeispiele


Der Elastizitätsmodul oder E-Modul verschiedener Materialien in Gigapascal (10 hoch 9 Newton pro Quadratmeter). Die Angaben beziehen sich meist auf eine Temperatur von 20 °C. Die Liste ist aufsteigend sortiert.


Fußnoten


  • [1] Eine ausführliche Beschreibung der Bedeutung, vor allem auch im Hinblick auf Körper, die bei Dehnung dünner werden, findet sich im Artikel zum Elastizitätsmodul: Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 3 Stuttgart, Leipzig 1906., S. 392-395. http://www.zeno.org/Lueger-1904/A/Elastizitätsmodul
  • [3] Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik. Carl Hanser, 2011, ISBN 978-3-446-42457-9, S. 624 f.
  • [4] Michael F. Ashby, David R.H. Jones: Engineering Materials. I, 2. Auflage. 1996, Fig. 3–5, S. 35.
  • [5] Horst Czichos, Manfred Hennecke (Hrsg.): Hütte: Das Ingenieurwissen. Springer, 2004, ISBN 3-540-20325-7, S. E 66.
  • [6] Changgu Lee, Xiaoding Wei, Jeffrey W. Kysar, James Hone: Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. In: Science. Band 321, Nr. 5887, 2008, S. 385–388, doi:10.1126/science.1157996
  • [7] Horst-Dieter Tietz: Technische Keramik: Aufbau, Eigenschaften, Herstellung, Bearbeitung, Prüfung. Springer, 2013, S. 5.
  • [8] Zu Holz: University of Cambridge, interaktive Grafik (mit der Maus über das Wort "Wood products" fahren), abgerufen am 16. Januar 2024
  • [9] Wolfgang Weißbach: Werkstoffkunde: Strukturen, Eigenschaften, Prüfung. Springer-Verlag, 2012, ISBN 3-8348-8318-2, S. 268.

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