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Schubmodul-Rechner

Eine Schubspannung von 80 MPa, die eine Schubverzerrung von 0,001 erzeugt, ergibt einen Schubmodul von 80 GPa, typisch für Baustahl. Geben Sie die gemessene Spannung in Pascal und die Verzerrung ein und erhalten Sie G in Pascal und Gigapascal. Kostenlos in Ihrem Browser.

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Wenn Sie eingeben
Schubspannung
80.000.000
Scherung
0,001
Erhalten Sie
Schubmodul
80.000.000.000 Pa
Schubmodul (GPa)
80

Der Schubmodul ist die elastische Steifigkeit eines Festkörpers gegenüber einer Kraft, die eine Schicht des Werkstoffs an der nächsten vorbeigleiten lässt. Im linear-hookeschen Bereich definiert er sich als G gleich der Schubspannung tau geteilt durch die technische Schubverzerrung gamma, und die SI-Einheit dieses Verhältnisses ist das Pascal. Dieser Schubmodul-Rechner nimmt jene zwei gemessenen Größen entgegen, liefert G in Pascal plus eine Gigapascal-Hilfe für Handbuchtabellen und lehnt eine Null-Schubverzerrung ab, weil der Quotient undefiniert wäre. Er löst weder eine fehlende Spannung noch eine fehlende Verzerrung, rechnet keine Einheiten um und schlägt keine Werkstoffdatenbank nach.

Was der Schubmodul bedeutet: G = τ / γ

Der Schubmodul G, auch Gleitmodul oder Coulomb-Modul genannt, ist die Steigung des linearen Abschnitts der Schubspannungs-Schubverzerrungs-Kurve eines Werkstoffs. In der technischen Form der Festigkeitslehre gleicht G tau geteilt durch gamma, wobei tau die mittlere Schubspannung auf einer Fläche und gamma die technische Schubverzerrung ist. Schubspannung hat dieselben Dimensionen wie Normalspannung: Kraft parallel zur Fläche geteilt durch den Flächeninhalt, sodass tau in Pascal liegt, wenn die Kraft in Newton und die Fläche in Quadratmetern vorliegen.

Die Schubverzerrung ist dimensionslos: für ein rechteckiges Element ist sie der Tangens der Änderung eines rechten Winkels, der für kleine Winkel näherungsweise dem Winkel selbst in Radiant entspricht. Typische Baustähle liegen nahe achtzig Gigapascal, Aluminiumlegierungen zwischen fünfundzwanzig und siebenundzwanzig, und Elastomere Größenordnungen darunter. Die isotrop linear-elastische Identität G gleich E geteilt durch zwei mal eins plus Poissonzahl verbindet diese Zahl mit dem Elastizitätsmodul nach Young, doch dieser Rechner nimmt weder E noch die Poissonzahl als Eingaben und kehrt jene Identität nicht um.

Wer tau und gamma bereits aus einem Torsionsversuch, einem Schubprobekörper oder einer einfachen Block-und-Winkel-Übung gemessen hat, sendet hier jene zwei Größen. Eine Nullverzerrung ist keine physikalische Definition von G aus einer einzelnen Spannungsablesung; sie ist fast immer ein fehlender Winkel, ein Einheitenfehler, der gamma auf null gedrückt hat, oder eine Prüfung der Fehlerbehandlung. Ein Löser, der Infinity zurückgäbe, würde diesen Fehler verbergen.

Hausaufgabenkontrolle zum Steifigkeitsmodul

Lernende geben die Lehrbuch-Schubspannung in Pascal und die technische Schubverzerrung ein und vergleichen das gelieferte G samt GPa-Hilfe mit einem handgeschriebenen G = τ/γ vor der Abgabe.

Elastische Steigung im Torsionslabor

Ein Laborbuch wandelt gemessene Schubspannung und Schubverzerrung eines Torsionsprobekörpers in G in Pascal um, mit hartem Fehler, falls die notierte Verzerrung auf null fiel.

Wie lautet die Formel für den Schubmodul?

Im linear-elastischen Bereich ist der Schubmodul G = τ / γ, wobei τ die Schubspannung in Pascal und γ die technische Schubverzerrung (dimensionslos) ist. Das Ergebnis steht in Pascal.

Was geschieht, wenn die Schubverzerrung null ist?

Der Schubmodul ist undefiniert, wenn γ = 0.

Ist der Schubmodul dasselbe wie der Elastizitätsmodul nach Young?

Nein. Der Elastizitätsmodul E = σ/ε ist die uniaxiale Steifigkeit. Der Schubmodul G = τ/γ ist die Gleitsteifigkeit. Für isotrope Festkörper hängen sie über G = E / (2(1+ν)) zusammen, was dieser Rechner nicht umkehrt.

Welche Einheiten sollen Sie senden?

Senden Sie die Schubspannung in Pascal und die Schubverzerrung als dimensionslosen technischen Wert (kein Prozentsatz). Der Schubmodul kommt in Pascal zurück, mit einem GPa-Hilfsfeld.

Was passiert bei einer Schubverzerrung von null?

Die Eingabe wird abgelehnt, weil die Division durch null keinen Schubmodul ergibt. Eine Verzerrung von null ist fast immer ein fehlender Winkel oder ein Einheitenfehler, und ein unendlicher Wert würde diesen Fehler nur verdecken.

Wie gebe ich die Schubverzerrung aus einem Winkel ein?

Als dimensionslose Zahl: Sie ist der Tangens der Änderung eines rechten Winkels und entspricht bei kleinen Winkeln fast dem Winkel selbst im Bogenmaß. Grad müssen Sie vorher in Radiant umrechnen.

Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/shear-modulus

Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/shear-modulus \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"shear_stress":80000000,"shear_strain":0.001}'
{
  "shear_stress": 80000000,
  "shear_strain": 0.001
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.shear_modulus",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

pro Anfrage$0.002

Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.

HTTPCodeBedeutung
401unauthorizedDer API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer).
402insufficient_balanceIhr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht.
404unknown_typeUnbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog.
429rate_limitedZu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

Was der Schubmodul bedeutet: G = τ / γ

Weil gamma keine Einheit trägt, erbt G die Einheit von tau; dieser Endpunkt meldet stets shear_modulus in Pascal und außerdem shear_modulus_gpa als diesen Wert geteilt durch eine Milliarde, passend zu den Gigapascal-Spalten fast jedes Metallhandbuchs. Der Pfad ist deterministische Gleitkommaarithmetik mit fester Präzisionsrundung, sodass Worker-JSON und Browser-JSON bei jedem identischen Aufruf byteweise übereinstimmen.

Wie Sie die API aufrufen und was zurückkommt

Vorzeichenbehaftete Spannung und Verzerrung sind erlaubt, damit ingenieurmäßige Vorzeichenkonventionen die Hin- und Rückreise überstehen; G erbt dann das Vorzeichen des Quotienten. Es gibt keine Werkstofftabelle, keine Temperaturkorrektur, keinen Einheitenumrechner aus Megapascal oder Mikrostrain und keine Umstellung, die ein fehlendes tau oder gamma lösen würde. Senden Sie einen JSON-Körper mit zwei erforderlichen endlichen Zahlen: shear_stress (Aliase tau und stress) in Pascal und shear_strain (Aliase gamma und strain), das dimensionslos ist. Jedes Feld darf als JSON-Zahl oder als numerische Zeichenkette aus einem Formular eintreffen; fehlende Felder, leere Zeichenketten, nichtnumerischer Text, NaN und Infinity scheitern sofort mit invalid_input unter Nennung des Feldes, und diese Fehlschläge werden nie berechnet. Nach dem Parsen beider Werte wird die Schubverzerrung gegen eine harte physikalische Schranke geprüft: ist ihr Absolutwert null oder nicht größer als eins mal zehn hoch minus fünfzehn, scheitert die Aufgabe mit invalid_input und einer Meldung, dass der Schubmodul G gleich tau über gamma undefiniert ist, wenn shear_strain null ist. Dieser Quasi-Nullboden verhindert, dass Gleitkommarauschen einen unsinnig großen Modul erfindet. Bei Erfolg spiegelt die Antwort gerundetes shear_stress und shear_strain, setzt shear_modulus auf den gerundeten Quotienten in Pascal, setzt shear_modulus_gpa auf diesen Modul geteilt durch eine Milliarde, setzt unit auf Pa, formula auf die Zeichenkette G gleich tau über gamma und method auf shear_modulus, damit Clients ohne Formschnüffeln verzweigen. Der Preis ist ein Pauschalbetrag $0.002 je erfolgreicher Anfrage mit Einheit item.

Praktische Hinweise, Einheiten und verwandte Suchen

Halten Sie Schubspannung und Schubverzerrung innerhalb des veröffentlichten Absolutbereichs, damit der Quotient nicht in einen nichtendlichen Modul überläuft, den der Löser ablehnen müsste. Nutzen Sie eine konsistente SI-Deutung: Pascal für tau ergeben Pascal für G; listet Ihr Laborblatt Megapascal oder Pfund pro Quadratzoll, rechnen Sie zuerst um — dieses Werkzeug rechnet keine Einheiten um. Technische Schubverzerrung ist kein Prozentsatz: ein halbes Prozent Schub ist 0.005, nicht 0.5, und das Vermischen dieser Skalen ist die häufigste Quelle eines Moduls, der hundertmal zu klein wirkt. Es ist nicht der Elastizitätsmodul E gleich sigma über epsilon, nicht die mittlere Schubspannung tau gleich F über A, nicht der transversale Balkenschub VQ über It und nicht ein Finite-Elemente-Löser. Bevorzugen Sie diese Fähigkeit, wenn Sie bereits Schubspannung und Schubverzerrung haben und nur G in Pascal brauchen. Senden Sie lieber JSON-Zahlen statt vorformatierter Zeichenketten, wenn Sie den Client steuern. Beim Unterrichten koppeln Sie Beispiele: achtzig Millionen Pascal Schub bei einem Tausendstel Verzerrung ergeben achtzig Gigapascal, eine vertraute steife Stahlklasse, und eine absichtliche Nullverzerrung zeigt den harten invalid_input-Pfad. Diese Seite zielt auf Menschen, die online nach einem Schubmodul-Rechner, einem Gleitmodul-Rechner oder G gleich tau über gamma suchen. Fehlgeschlagene Aufgaben, die invalid_input zurückgeben, verbrauchen kein Prepaid-Guthaben, was Erkundungsskripte günstig hält, wenn Lernende absichtlich eine Nullverzerrung senden. Hin- und Rückprüfungen sind einfach: rechnen Sie tau geteilt durch gamma von Hand nach und bestätigen Sie die Gleichheit mit dem veröffentlichten shear_modulus in derselben Rundung, und bestätigen Sie, dass Nullverzerrung stets mit invalid_input scheitert und erwähnt, dass die Schubverzerrung null ist. Jeder erfolgreiche API-Aufruf ist ein abrechenbares Element zu $0.002.

Antwortschlüssel und Programmier-Kata-Fixtures

Pipelines erzeugen bekannte G = τ/γ-Fälle plus bewusste Nullverzerrungs-Ablehnungen für Auto-Bewertung und erwartete Werte der kontinuierlichen Integration.

Ist der Schubmodul-Rechner kostenlos?

Das Browser-Werkzeug ist kostenlos und läuft lokal. API-Aufrufe nutzen das Prepaid-KIT-Guthaben zu $0.002 je erfolgreicher Anfrage; fehlgeschlagene Aufgaben werden nie berechnet.

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