Bruchdehnung

Die Bruchdehnung $A$ ist ein Kennwert der Werkstoffwissenschaften, der die bleibende Verlängerung der Zugprobe nach dem Bruch, bezogen auf die Anfangsmesslänge, angibt. Sie charakterisiert die Verformungsfähigkeit (bzw. Duktilität) eines Werkstoffes und kann, entsprechend dem charakteristischen mechanischen Verhalten der Werkstoffarten, unterschiedlich definiert und auch mit unterschiedlichen Symbolen bezeichnet sein. Die Bruchdehnung geht in übliche Berechnungsmodelle (z. B. in der Baustatik) nicht ein.

Metallische Werkstoffe

Definition

Die Bruchdehnung ist die auf die Anfangsmesslänge $L_{0}$ einer Probe im Zugversuch bezogene bleibende Längenänderung $\Delta L$ nach erfolgtem Bruch.

$A={\frac {\Delta L}{L_{0}}}\cdot 100\,\%={\frac {L_{u}-L_{0}}{L_{0}}}\cdot 100\,\%$

mit

$L_{u}=$ Länge nach dem Bruch

Die Anfangsmesslänge $L_{0}$ wird vor dem Zugversuch durch Messmarken auf der Zugprobe festgelegt.

Die Bruchdehnung wird noch heute gelegentlich mit dem früher gebräuchlichen Symbol $\varepsilon _{B}$ bezeichnet.

Proportionalstäbe

Infolge der örtlich begrenzten Einschnürung ist die Bruchdehnung $A$ abhängig von der Anfangsmesslänge $L_{0}$. Um vergleichbare Werte für die Bruchdehnung zu erhalten, werden für Zugversuche meist Proportionalstäbe verwendet, d. h. Proben, bei denen die Anfangsmesslänge $L_{0}$ zum Ausgangsquerschnitt $S_{0}$ in festem Verhältnis steht.

Flachstäbe:

$L_{0}=k\cdot {\sqrt {S_{0}}}$

Für Flachproben ist ein Wert von $k=5{,}65$ international gebräuchlich. Alternativ kann auch ein Wert von $k=11{,}3$ verwendet werden.

Rundstäbe:

$L_{0}=k\cdot d_{0}$

Für Rundproben ist ein Wert von $k=5$ üblich. Alternativ kann auch ein Wert von $k=10$ verwendet werden.

Bei Rundproben wird die Bruchdehnung meist mit $A_{5}$ oder $A_{10}$ angegeben. Der Index bezieht sich auf das Verhältnis $k$ der Anfangsmesslänge $L_{0}$ zum Anfangsdurchmesser $d_{0}$:

- $A_{5}$ bei kurzem Proportionalstab, es gilt $L_{0}=5\cdot d_{0}$

- ${A_{10}}$ bei langem Proportionalstab, es gilt $L_{0}=10\cdot d_{0}$

Polymere Werkstoffe (Kunststoffe)

Definition

Die Bruchdehnung $\varepsilon _{b}$ ist der zuletzt aufgezeichnete Dehnungswert, bevor ein Spannungsabfall auf weniger als oder gleich 10 % des Festigkeitswerts erfolgt. Sie wird als Größe der Dimension 1 oder in Prozent (%) angegeben.

Bei Brüchen oberhalb der Streckgrenze wird die nominelle Bruchdehnung $\varepsilon _{tb}$ angegeben. Diese ist der letzte aufgezeichnete nominelle Dehnungswert, bevor ein Spannungsabfall auf weniger als oder gleich 10 % des Festigkeitswerts erfolgt. Die nominelle Dehnung wird anhand der Messwerte zwischen den Einspannklemmen bestimmt.

Vielzweckprobekörper

Die Bruchdehnung wird bei polymeren Werkstoffen üblicherweise mittels des Vielzweckprobekörpers bestimmt.

Literatur

• Burkhard Heine: Werkstoffprüfung – Ermittlung der Eigenschaften metallischer Werkstoffe. 3. Aufl., Hanser Verlag München, 2015. ISBN 978-3-446-44455-3.
• Wolfgang Grellmann, Sabine Seidler: Kunststoffprüfung. 3. Aufl., Hanser Verlag München, 2015. ISBN 978-3-446-44350-1.