Materialausdehung eines Ringes

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

ich hätte mal eine Verständnisfrage zum Thema Materialausdehung.

Stellt euch ein ringförmiges Gebilde vor, also z.B. eine Scheibe mit Loch (Beilagscheibe). In welche Richtung wird sich das Material grunsätzlich ausdehnen? Nach oben und unten ist mir klar, nach außen auch. Aber wird sich das Material auch nach innen ausdehnen, sprich, wird der Durchmesser des Loches kleiner?

Konkret geht es bei mir um einen rechteckigen Körper (1mm hoch, 7x7 mm) der mit einem Kunststoff umspritzt wird (1mm hoch, 8x8 mm). Es sieht also wie ein Kunststoffring aus (wenn auch nicht kreisförmig, sondern eckig). Dieser Kunststoff dehnt sich bei Feuchtigkeitsaufnahme aus. Wird nun die Verbindung zwischen Körper und Kunststoff mit Druck oder mit Zug beansprucht?

Grüße
Gerhard

#2

Hallo,

Stellt euch ein ringförmiges Gebilde vor, also z.B. eine
Scheibe mit Loch (Beilagscheibe). In welche Richtung wird sich
das Material grunsätzlich ausdehnen? Nach oben und unten ist
mir klar, nach außen auch. Aber wird sich das Material auch
nach innen ausdehnen, sprich, wird der Durchmesser des Loches
kleiner?

Nein, größer.

Stell dir einfach mal den Extermfall vor, dass sich die Größe des Rings in jeder Richung verdoppelt. Dabei bleibt die Form gleich, also verdoppelt sich auch der Durchmesser des Lochs.

Grüße,
Moritz

#3

Tach,

Aber wird sich das Material auch
nach innen ausdehnen, sprich, wird der Durchmesser des Loches
kleiner?

guckst Du
/t/waermedehnung-eines-hohlzylinders/5677208/4

Gandalf

#4

Hi,
also ich fasse die Sache etwa so auf:

Stellt euch ein ringförmiges Gebilde vor, also z.B. eine
Scheibe mit Loch (Beilagscheibe). In welche Richtung wird sich
das Material grunsätzlich ausdehnen? Nach oben und unten ist
mir klar, nach außen auch. Aber wird sich das Material auch
nach innen ausdehnen, sprich, wird der Durchmesser des Loches
kleiner?

Typ Fingerring: Innen D fast so groß wie Außen D: Außen D wird größer, Innen D wird größer.
Typ Rad mit Nabe: Innen D viel kleiner als Außen D:
Außen D wird größer, Innen D wird kleiner.
Material dehnt sich nach allen Seiten aus. Der Ausdehnung nach Innen wird „wenig Widerstand“ entgegengesetzt. Das „Rad“-Material kann (nach innen zu) leichter nach Innen ausdehnen als das gesamte Material nach Außen zu drücken.

Konkret geht es bei mir um einen rechteckigen Körper (1mm
hoch, 7x7 mm) der mit einem Kunststoff umspritzt wird (1mm
hoch, 8x8 mm). Es sieht also wie ein Kunststoffring aus (wenn
auch nicht kreisförmig, sondern eckig). Dieser Kunststoff
dehnt sich bei Feuchtigkeitsaufnahme aus. Wird nun die
Verbindung zwischen Körper und Kunststoff mit Druck oder mit
Zug beansprucht?

Kommt auf Ausdehnungskoeffizient c des Grundkörper G zu dem Kunststoff K an.
c G > c K: K steht an Grenzlinie unter Zug, G unter Druck.
G will sich ausdehnen, wird von K gehindert
Vergleich: Gürtel K und Wampe G. Wampe will ausdehnen (Biergenuß), wird vom Gürtel gehindert. Gürtel K unter Zug, Wampe G unter Druck

c G

#5

Hallo Gerhard
Wenn ich das richtig deute, hat Dein Problem nichts mit Wärmeausdehnung zu tun, sondern mit dem Quellen von Material durch Wasseraufnahme.
Dein Vierkantring wird im geschilderten Fall in jede Richtung zunehmen, weil die Ausdehnung nach innen, zum Metallträger, nicht möglich ist.
Die Grenze zwischen Metall und Kunststoff kannst Du als Nullinie annehmen, alle Bewegung geht von da nach außen. Weil sich der Kunsstoff dabei auch längt, wird sich über kurz oder lang auch die Verbindung zum Träger lösen.
Der bekannte Analog Fall ist Gummi armierter Stahl, übermäßig quellend durch Benetzung mit Bremsflüssigkeit.
Gruß
Rochus

#6

Hallo,

vielen Dank für die Antworten und für den Verweis ins Archiv, hab zwar geschaut, aber dieses Thema nicht gefunden.

Gerhard