Schubmodul

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Der Schubmodul (auch Gleitmodul, Schermodul oder Torsionsmodul) ist eine Materialkonstante, die Auskunft über die lineare elastische Verformung eines Bauteils infolge einer Scherkraft oder Schubspannung gibt. Das physikalische Zeichen des Schubmoduls ist "G". Die SI-Einheit ist N/m² (Pascal), es ist also die Einheit einer Spannung. Der Schubmodul wird in Materialdatenbanken üblicherweise in N/mm² (=MPa) oder GPa angegeben und liegt bei den meisten Metallen in der Größenordnung von ungefähr 100 GPa (100.000 N/mm²).

Der Schubmodul G beschreibt das Verhältnis zwischen der Schubspannung τ und der Schubverzerrung γ (Scherwinkel, Schubwinkel, Gleitung):

Diese Formel ist analog zum Hooke'schen Gesetz für den 1-achsigen Spannungszustand:

Bei der Torsionsbelastung eines Bauteils berechnet sich die Torsionssteifigkeit aus dem Schubmodul. Die Berechnung erfolgt analog zur Ermittlung der Federsteifigkeit aus dem Elastizitätsmodul.

Der Schubmodul G steht bei einem isotropen Material mit dem Elastizitätsmodul E, der Querkontraktionszahl μ (Poissonzahl) und dem Kompressionsmodul K in folgender Beziehung:

Mit dem Gültigkeitsbereich der Poissonzahl ergibt sich für den Schubmodul:

Siehe auch:

• Querdehnzahl (Poissonzahl)
• Elastizitätsmodul (Zugmodul, Youngscher Modul)
• Kompressionsmodul
• Spannung (Mechanik)
• Torsion (Mechanik)
• Kontinuumsmechanik
• Festigkeitslehre
• Dynamisches Scher-Rheometer

Quellenangaben

1. ↑ Crandall, Dahl, Lardner: An Introduction to the Mechanics of Solids.. McGraw-Hill 1959
2. ↑ Berechnung des Schubmoduls von Gläsern (in englischer Sprache)

Weblinks:

• Einführung in die Physik des Instituts für Physik der Universität Basel
• Lernprogramm der FH Aalen