E-Modul Glas
Das E-Modul von Glas hat einen Mittelwert von 70 GPa.
Der Elastizitäts-Modul, kurz E-Modul, ist ein Material-Kennwert aus der Werkstofftechnik. Er ist das Maß für die Verformbarkeit eines Materials und ist in Pascal angegeben. Der E-Modul von Glas beträgt 50 bis 90 GPa. Der Wert ergibt sich im Zusammenhang von Spannung und Dehnung. Der Kennwert gibt unter anderem Aufschluss über die Belastbarkeit eines Materials.
Definition
Der E-Modul bezieht sich auf die Verformbarkeit eines Materials unter Einwirkung von Druck. Dabei gilt: Je mehr ein Material einer Verformung widersteht, desto höher ist der Elastizitäts-Modul. Ein Material mit niedrigem E-Modul ist nachgiebig. Beispielsweise besitzt:
- Hartgummi einen E-Modul von 5 GPa.
- Ferritischer Stahl einen E-Modul von 210 GPa.
Folgende Begriffe sind Synonyme für den Elastizitäts-Modul:
- Zug- oder Dehnungsmodul.
- Elastizitäts-Koeffizient.
- Youngscher Modul.
Der E-Modul von Glas
Der E-Modul von Glas beträgt 50 bis 90 GPa. Häufig ist mit 70 GPa aber auch der Mittelwert angegeben. Dieser Wert ist bei einer Raumtemperatur von 20 °C gemessen. Unter den nicht-metallischen Materialien ist der E-Modul von Glas vergleichsweise hoch.
Bei starker Dehnung verhalten sich die meisten Materialien zunächst elastisch. Ab einem gewissen Druck kommt es dann zu einer bleibenden plastischen Verformung. Bei Glas ist diese Verformung jedoch kaum vorhanden. Unter Druck verhält es sich zunächst linear elastisch. Dann bricht Glas nahezu ohne Verformung, sobald die Elastizitäts-Grenze erreicht ist.
Ermittlung des E-Moduls
Der übliche Verlauf einer Druckeinwirkung ist in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm anschaulich dargestellt:
- Das Material verhält sich unter zunehmender Spannung linear-elastisch.
- Plastische Verformung: Das Material dehnt sich bis zum Moment der Einschnürung.
- Nach Einschnürung kommt es zum Bruch.
Der E-Modul berechnet sich aus der Steigung in diesem ersten, linear-elastischen Bereichs.
Die Einheit des Elastizitäts-Moduls ist die einer Spannung. Nach dem internationalen Einheitensystem wird der Wert als N/mm² angegeben.
Umgerechnet in Pascal sind:
- 1 N/mm² = 1 MPa
- 1 kN/m² = 1 GPa
- Am Beispiel des E-Moduls von Glas: 70 GPa entsprechen 70.000 MPa.
Der E-Modul ist jedoch nicht in Bezug auf alle physikalischen Größen konstant. Die Umgebungs-Bedingungen beeinflussen das Verhalten von Glas unter Druck ebenfalls. Dazu zählen: Temperatur, Feuchte und Verformungs-Geschwindigkeit.