Elastizität von Werkstoffen

Elastizität bezeichnet die reversible Verformbarkeit eines Werkstoffs unter mechanischer Belastung. Nach Entlastung kehrt das Material in seinen ursprünglichen Zustand zurück, sofern die Beanspruchung unterhalb der Elastizitätsgrenze bleibt. Im linear-elastischen Bereich sind Spannung und Dehnung über das Hooke’sche Gesetz proportional verknüpft.

Die elastischen Eigenschaften werden durch elastische Konstanten beschrieben, unter anderem Elastizitätsmodul (Young’scher Modul), Schubmodul, Kompressionsmodul und Poissonzahl. Diese Konstanten sind material- und richtungsabhängig; in anisotropen Kristallen werden sie durch den elastischen Steifigkeitstensor höherer Ordnung charakterisiert.

Für große, aber noch reversible Dehnungen werden Hyperelastizität-Modelle eingesetzt, die auf einer Deformationsenergiedichtefunktion basieren und insbesondere für Polymere und Elastomere relevant sind. Superelastizität bzw. Pseudoelastizität in Formgedächtnislegierungen beruht dagegen nicht auf klassischer Gitterelastizität, sondern auf spannungsinduzierter martensitischer Phasenumwandlung, bleibt aber makroskopisch reversibel.

Elastizität ist grundlegend für die Beschreibung des elastischen Gleichgewichts in Kontinua, die Auslegung von Bauteilen, Schädigungsanalysen und die Kopplung mit thermischen, elektrischen oder magnetischen Feldern (z. B. thermoelastische oder piezoelastische Effekte).

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