Schubmodul-Rechner

Der Schubmodul, meist mit G bezeichnet, beschreibt den Widerstand eines Materials gegen Formänderung bei tangentialer Belastung. Im linear-elastischen Bereich verknüpft er Schubspannung und Scherung: G = tau / gamma. Ein hoher Wert bedeutet eine relativ hohe Schubsteifigkeit; ein niedrigerer Wert steht für eine leichtere Verformung, wenn gegenüberliegende Flächen seitlich gegeneinander verschoben werden. Dieser Rechner ermittelt beide Größen des Verhältnisses aus der grundlegenden Versuchsgeometrie. Die Schubspannung ist die tangentiale Kraft geteilt durch die belastete Querschnittsfläche, tau = F / A. Die technische Scherung ist die seitliche Verschiebung geteilt durch die ursprüngliche Probenhöhe, gamma = Verschiebung / Höhe. Spannung geteilt durch Scherung ergibt den Modul in Pascal; zur besseren Lesbarkeit wird er in Megapascal angezeigt. Alle eingegebenen Maße verwenden SI-Einheiten, sodass keine versteckte Einheitenumrechnung erfolgt. Die Berechnung setzt ein gleichmäßiges Spannungsfeld, kleine Verformungen und linear-elastisches Verhalten voraus. Diese Annahmen eignen sich für Grundlagen der Mechanik, Vorbemessungen und die Auswertung der Anfangssteigung einer Schubspannungs-Scherungs-Kurve. Bei großen Verformungen oder beginnendem Fließen ist der Zusammenhang möglicherweise nicht mehr linear, und ein einzelner Modul beschreibt das gesamte Verhalten nicht mehr. Bei isotropen Materialien hängt der Schubmodul mit dem Elastizitätsmodul E und der Poissonzahl nu über G = E / (2 × (1 + nu)) zusammen. Werte aus direkten Scher- oder Torsionsversuchen lassen sich zur Plausibilitätsprüfung mit dieser Beziehung vergleichen. Verbundwerkstoffe, geschichtete, zellulare und richtungsabhängige Materialien können mehrere effektive Schubmoduln besitzen. Probenorientierung und Prüfverfahren sind daher wichtig. Die Messqualität beeinflusst das Ergebnis stark. Die Fläche muss die tangential belastete Oberfläche beschreiben, die Höhe den Abstand, über den die seitliche Verschiebung stattfindet. Maschinenverformung und Schlupf in den Einspannungen sollten möglichst aus der Verschiebung herausgerechnet werden. Da die Scherung klein sein kann, verändert selbst ein mäßiger Verschiebungsfehler den berechneten Modul deutlich. Verwenden Sie für die Materialcharakterisierung kalibrierte Messungen und wiederholte Versuche. Der Rechner liefert eine idealisierte technische Abschätzung, keinen zertifizierten Materialkennwert. Temperatur, Dehnrate, Feuchte, Fertigungsgeschichte und Belastungsfrequenz können die gemessene Steifigkeit verändern. Ziehen Sie Werkstoffnormen und Prüfberichte heran, wenn der Wert eine sicherheitskritische Auslegung bestimmt.