Formelzeichen: K, Einheit: N/m2.
Temperatur- und druckabhängige Materialkonstante. Kehrwert des Kompressibilitätsmoduls.
Der Kompressionsmodul ist definiert als:
mit V = Volumen, dp = infinitesimale Druckänderung, dV = infinitesimale Volumenänderung.
Das negative Vorzeichen entsteht aus der Forderung, dass sich bei einem Druckzuwachs dp eine Abnahme der Größe dV/V (also eine Volumenreduzierung) ergibt, dabei aber K positiv bleiben soll.
Bei der Berechnung der Wirkung der Druckbeaufschlagung von flüssigen Polymerschmelzen (Thermoplaste) ist der Kompressionsmodul ein wesentliches Element, um die verfahrenstechnischen Parameter z. B. beim Spritzgießen zu ermitteln.
Bei festen Körpern ist der Kompressionsmodul auch über den Elastizitätsmodul (bzw. Schubmodul) und die Poissonsche Zahl m = 1/µ (µ = Querzahl) als das Verhältnis zwischen relativer Querkontraktion und relativer Längsdilatation (Dilatation) z. B. bei mechanischer Zugbelastung bestimmbar.
Aus einem Zugversuch nach DIN 50145 lassen sich folgende Zusammenhänge ermitteln:
als Relation zwischen Elastizitätsmodul und Schubmodul über die Querzahl µ. Dabei ist εq = relative Querkontraktion oder Querkürzung des Prüfstabes unter Zugbelastung, ε = relative Längenänderung (Zunahme) des Prüfstabes unter Zugbelastung mit m = ε/εq = Poissonsche Zahl als Verhältnis von Längsdehnung zu Querkürzung, wobei Volumenkonstanz für den Bauteil unter mechanischer Spannung angenommen wird.
Daraus ergibt sich der Kompressionsmodul K als
und als reziproker Wert die Kompressibilität χ als
Bei Kunststoffen ist meist G ≈ E/3 und µ ≈ 0,5, bei austenitischen Edelstahllegierungen G ≈ E/2,5 und µ ≈ 0,3.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie
