Für die Berücksichtigung mechanischer Belastungen unterhalb der Streckgrenze ist im Rahmen einer zuverlässigen Bauteilauslegung die Kenntnis der elastischen Konstanten von besonderer Bedeutung. Für die experimentelle Bestimmung des Elastizitätsmoduls wurde eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, die zum Teil werkstoffspezifisch Eingang in die Normung gefunden haben. Prinzipiell können diese Verfahren in zwei Gruppen unterteilt werden; die statischen und die dynamischen Prüfverfahren. Die statischen Verfahren beruhen auf der direkten Messung des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhangs während einer mechanischen Belastung im elastischen Verformungsbereich (Zug, Biegung, Druck). Die dynamischen Verfahren basieren auf der Schwingungsanregung eines Prüfkörpers und der Analyse der resultierenden Schwingungen (Resonanzmethode oder Impulsanregungsmethode) oder auf der Messung der Ultraschallausbreitungsgeschwindigkeit. Stellvertretend für die dynamischen Verfahren wird im ersten Teil dieses Beitrages die Resonanzmethode vorgestellt. Der zweite Teil dieses Beitrages fasst die werkstoffabhängigen Ergebnisse der E-Modulbestimmung mit statischen Verfahren im Zug- und Biegeversuch zusammen.
Durch Normen werden die für die Kennwertbestimmung erforderlichen Versuchsbedingungen (z. B. Belastungsgeschwindigkeit, Klasse der Prüfmittel) und auch die Datenauswertung eindeutig festgelegt. Sie sind die Grundlage für eine belastbare Kennwertermittlung und dürfen bei normkonformen Versuchen nicht ignoriert werden. Weiterführende Betrachtungen (Plausibilität, cross-check) finden sich dagegen in Normen sehr selten. Hier eröffnet sich nun dem Werkstoffprüfer ein weites Feld.
Zum einen können die Versuchsabläufe unter Berücksichtigung des im Labor vorhandenen Inventars optimiert, zum anderen können durch erweiterte Auswertung der Messdaten Hinweise auf eine fehlerhafte Versuchsführung gefunden werden. Werden dagegen von der Norm abweichende oder nicht genormte Versuche durchgeführt, sind der Kreativität des Werkstoffprüfers kaum Grenzen gesetzt. Dieses wird durch die schnell fortschreitende Entwicklung auf dem Gebiet der Mess- und Prüftechnik unterstützt.
An Beispielen aus meiner 36-jährigen BAM-Tätigkeit im Bereich der Werkstoffprüfung werden Prüfmittel und Lösungswege zu unterschiedlichen Aufgabenstellungen vorgestellt. Die gewählten Beispiele stehen auch für die Werkstoffprüfung im Wandel der Zeit und belegen die gewachsenen Anforderungen an den Werkstoffprüfer