Elastische vervorming

Betekenis

Elastische vervorming is de vervorming die optreedt bij uitwendige belasting van een materiaal en die na het verwijderen van die belasting volledig verdwijnt. Bij deze vervorming verschuiven atomen in het kristalrooster slechts zodanig dat ze na wegnemen van de kracht terugkeren naar hun oorspronkelijke toestand. Een bekend voorbeeld van een materiaal met duidelijk elastisch gedrag is rubber; beton vertoont nagenoeg elastisch gedrag tot ongeveer de helft van de bezwijksterkte.

Toepassing

Elastische vervorming speelt een rol bij het beoordelen en ontwerpen van constructiematerialen.

• Meten van elasticiteit van beton, onder meer met de terugslaghamer.
• Bepalen van de verhouding tussen spanning en vervorming voor constructieberekeningen.
• Opnemen van elastische eigenschappen bij materiaalkeuze (bijv. rubber versus staal).
• Hanteren van vloeigrenswaarden bij het kiezen van constructiestaal (voorbeeld: S355).

Aandachtspunten

• Na verwijderen van de last moet de vervorming opgeheven zijn; blijvende vervorming duidt op overschrijding van de vloeigrens.
• De verhouding tussen de toegepaste druk en de specifieke vervorming bepaalt de elasticiteitsmodulus.
• Beton vertoont doorgaans elastisch gedrag tot circa de helft van de bezwijksterkte.
• Vervormingen worden uitgedrukt als specifieke of relatieve vervorming (verhouding tot de oorspronkelijke lengte).

Werking / principe

Bij belasting wijken atomen in het kristalrooster iets uit; binnen het elastische gebied is die verschuiving zo klein dat de atomen volledig terugvallen wanneer de kracht wegvalt. De specifieke vervorming (rek, verlenging of verkorting) is de verhouding van de vervorming tot de oorspronkelijke lengte. De verhouding tussen de druk en de specifieke vervorming wordt de elasticiteitsmodulus of E-modulus genoemd.

Vloeigrens en grens van elasticiteit

De vloeigrens is de maximale spanning waarbij een materiaal na het wegnemen van de belasting nog volledig in oorspronkelijke staat terugkeert. Bij belasting voorbij de vloeigrens treedt plastische vervorming op en is de vervorming blijvend. Voor constructiestaal wordt de vloeigrens in de materiaalaanduiding vermeld; S355 geeft bijvoorbeeld een vloeigrens van 355 N/mm2.

Meten bij beton

De elasticiteit van beton kan worden vastgesteld met proefmethoden; een veelgenoemd hulpmiddel is de terugslaghamer (zie bij druksterkte). Bij beton is de elastische vervorming van belang omdat beton tot ongeveer de helft van de bezwijksterkte nagenoeg elastisch gedrag vertoont.

Verschil met plastische vervorming

• Elastische vervorming: na verwijderen van de last is de vervorming opgeheven.
• Plastische vervorming: na verwijderen van de last blijft de vervorming bestaan; de verandering is blijvend.