AT501168B1

AT501168B1 - Method for carrying out fatigue tests on test body involves subjecting test body to static load by system comprising spring resistance test body and is additionally subjected to oscillating load

Info

Publication number: AT501168B1
Application number: AT7532005A
Authority: AT
Original assignee: Univ Wien Tech
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-07-15
Also published as: EP1877749A1; AT501168A4; WO2006116782A1

Abstract

The method involves subjecting the test body (7) to a static load by a system comprising a spring resistance. The test body is additionally subjected to an oscillating load by means of an oscillation generator (9) with generation of a closed force path in the system for static loading. An independent claim is also included for testing device for the testing body.

Description

2 AT 501 168 B12 AT 501 168 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Dauerschwingversuchen an einem Prüfkörper sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for carrying out fatigue experiments on a test specimen and a device for carrying out the method.

Im Bauwesen und im Maschinenbau erfahren viele Konstruktionen durch eine wiederkehrende 5 Belastung, selbst wenn diese weit unter der statischen Festigkeit des Materials liegt, Schädigungen des Materialgefüges. Bei ausreichend oft wiederkehrender Beanspruchung kann die fortschreitende Schädigung zu einem Ermüdungsversagen des Werkstoffes führen.In construction and mechanical engineering, many constructions experience damage to the material structure due to recurrent loading, even if it is far below the static strength of the material. If the stress is sufficiently frequent, the progressive damage can lead to fatigue failure of the material.

Konstruktionen, deren Ermüdungsverhalten bei der Bemessung zu berücksichtigen ist, werden io entweder normgemäß dimensioniert oder es wird ein ausreichender Widerstand gegen Ermüdungsversagen durch Dauerschwingversuche nachgewiesen.Structures whose fatigue behavior must be taken into consideration during design are either dimensioned according to the standard or sufficient resistance to fatigue failure by means of fatigue tests can be demonstrated.

Dauerschwingversuche werden zum Beispiel für die Beurteilung des Ermüdungsverhaltens von Verankerungen von Schrägkabeln und Schrägseilen für Schrägkabel- bzw. Schrägseilbrücken 15 sowie für Kopplungen von Spannkabeln bei vorgespannten Stahlbetonkonstruktionen herangezogen.Fatigue tests are used, for example, for assessing the fatigue behavior of anchorages for diagonal cables and stay cables for cable-stayed or cable-stayed bridges 15 as well as for coupling tensioning cables in prestressed reinforced concrete structures.

Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Verankerungen an Schrägseilen werden in der Regel für 2 Millionen Lastwechsel durchgeführt. Die Oberlasten, die bei Schrägkabeln aus 20 Parallellitzen 45% der Nennzugfestigkeit entsprechen, und die Akzeptanzkriterien richten sich nach den entsprechenden Normen, z.B. den PTI-Recommendations for stay cable design, testing and Installation. Die Schwingbreiten, mit denen die Versuche durchgeführt werden, richten sich nach den maximalen Schwingbreiten, die im Bauwerk auftreten können. Das Verhältnis zwischen den Schwingbreiten im Versuch und im Bauwerk wird für das Einzelbauwerk 25 festgelegt und ist nicht normativ geregelt.Investigations on the fatigue behavior of anchorages on stay cables are usually carried out for 2 million load changes. The upper loads, which correspond to 45% of the nominal tensile strength of 20 parallel strand cables, and the acceptance criteria are based on the corresponding standards, e.g. the PTI Recommendations for stay cable design, testing and installation. The vibration ranges with which the tests are carried out depend on the maximum vibration widths that can occur in the structure. The relationship between the vibration widths in the experiment and in the structure is determined for the individual structure 25 and is not normatively regulated.

Das Ermüdungsverhalten wird von folgenden Faktoren beeinflusst: - Ausbildung bzw. Verguss des Seilkopfes 30 - Korrosion - Lokale Reibung - Ausbildung der Sättel - Umlenkungen innerhalb der Verankerungen 35 Die Ermüdungsversuche für Schrägkabel werden im Normalfall mit axialer Belastung durchgeführt. Die Winkeländerungen an den Verankerungsstellen, die sich durch Durchbiegungen der Fahrbahnplatte ergeben, wurden in Versuchen entsprechend simuliert. In Richtlinien wird auch die Möglichkeit dargestellt, die Seilverankerung während des Versuchs um einen definierten Winkel zu verdrehen. 40The fatigue behavior is influenced by the following factors: - Training or casting of the cable head 30 - Corrosion - Local friction - Formation of saddles - Deflections within the anchorages 35 Slack cable fatigue tests are normally carried out with axial loading. The angle changes at the anchoring points, which result from deflections of the deck slab, were simulated in tests accordingly. Guidelines also show the possibility of twisting the rope anchorage during the test by a defined angle. 40

Dauerschwingversuche an kleinen Bauteilen (Prüfkraft bis ca. 2500 kN) können mit servo-hydraulischen Prüfvorrichtungen oder Hydropulsanlagen mit hohen Frequenzen (20 bis 100 Hertz) durchgeführt werden. Für große Bauteile, wie z.B. Schrägkabelverankerungen, die eine Grundkraft über ca. 2500 kN erfordern, reduziert sich die Prüffrequenz bei servo-45 hydraulischen Prüfanlagen auf ca. 1 Hertz. Hydropulsanlagen werden von den Prüfgeräteherstellern nur im Kraftbereich bis maximal 2500 kN angeboten. Derzeit gibt es in Europa drei große Anlagen, an welchen Dauerschwingversuche für große Bauteile, wie z.B. Schrägkabel, durchgeführt werden können. so In der Prüfvorrichtung der Technischen Universität München werden drei statische Zylinder zum Aufbringen der Grundkraft und drei Zylinder zum Aufbringen der dynamischen Belastung eingesetzt. Die schwingende Belastung wird durch das Aus- und Einfahren der drei Zylinder für die dynamische Belastung erzeugt. Mit dieser Vorrichtung werden Prüffrequenzen in der Größenordnung von 1 Hertz erreicht. Ein Versuch für 2 Millionen Lastwechsel dauert demnach ca. 23 55 Tage. Das Ein- und Ausfahren der Zylinder wird über servo-hydraulische Steuerventile bewerk- 3 AT 501 168 B1 stelligt und erfordert einen hohen Energieeinsatz, vorwiegend zur Kühlung des Hydrauliköls.Fatigue tests on small components (test load up to approx. 2500 kN) can be carried out with servo-hydraulic test devices or high-frequency (20 to 100 hertz) hydropulse systems. For large components, such as Slanted cable anchors, which require a basic force of approx. 2500 kN, reduce the test frequency of servo-45 hydraulic test systems to approx. 1 hertz. Hydropulse systems are only offered by test equipment manufacturers in the force range up to a maximum of 2500 kN. At present, there are three large plants in Europe where fatigue tests are carried out for large components, e.g. Slanted cable, can be performed. In the test apparatus of the Technical University of Munich, three static cylinders are used to apply the basic force and three cylinders to apply the dynamic load. The swinging load is generated by the extension and retraction of the three cylinders for dynamic loading. With this device test frequencies on the order of 1 hertz are achieved. An attempt for 2 million load changes therefore takes about 23 55 days. The extension and retraction of the cylinders is controlled by servo-hydraulic control valves and requires a high energy input, mainly for cooling the hydraulic oil.

Eine zweite Prüfanlage befindet sich bei der Eidgenössischen Materialprüfanstalt in Dübendorf, Schweiz. Die Grundkraft wird mit hydraulischen Pressen aufgebracht. Die schwingende Belas-5 tung wird durch das servo-hydraulisch gesteuerte Ein- und Ausfahren von hydraulischen Pressen aufgebracht. Die erzielbare Prüffrequenz liegt deshalb in der Größenordnung von 1 Hertz. Es ergeben sich dieselben Nachteile wie oben dargelegt.A second test facility is located at the Eidgenössische Materialprüfanstalt in Dübendorf, Switzerland. The basic force is applied with hydraulic presses. The vibrating Belas-5 is applied by the servo-hydraulically controlled extension and retraction of hydraulic presses. The achievable test frequency is therefore in the order of 1 Hertz. There are the same disadvantages as stated above.

Die dritte Prüfvorrichtung befindet sich am Laboratoire central de ponts et chaussees, Frank-io reich. Die Grundkraft wird mittels drei hydraulischer Pressen auf den Prüfkörper (Länge ca. 5,20 m) und auf ein Behelfskabel (Länge 13,80 m) aufgebracht. Die schwingende Belastung wird mit kleinen dynamischen Pressen erzeugt. Dadurch sind geringfügig höhere Prüffrequenzen als bei der Prüfanlage der Technischen Universität München und der EMPA möglich. 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung zu schaffen, die Dauerschwingversuche mit wesentlich höheren Frequenzen und mit einem niedrigeren Energieeinsatz als bei den bekannten Ausführungen ermöglichen.The third test apparatus is located at the Laboratoire central de ponts et chaussée, Frank-io. The basic force is applied to the test specimen (length approx. 5.20 m) by means of three hydraulic presses and to a temporary cable (length 13.80 m). The swinging load is generated by small dynamic presses. As a result, slightly higher test frequencies than at the test facility of the Technical University of Munich and the EMPA are possible. The invention has for its object to provide a method and a test device that enable fatigue experiments with much higher frequencies and with a lower energy input than in the known embodiments.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass der Prüfkörper in einem eine Feder-20 Steifigkeit aufweisenden System einer statischen Beanspruchung ausgesetzt wird und zusätzlich mittels eines Schwingungserregers einer Schwingungsbeanspruchung ausgesetzt wird, wobei im System für die statische Beanspruchung ein geschlossener Kraftfluss erzeugt wird.This object is procedurally achieved in that the test specimen is exposed in a spring-20 having stiffness system of static stress and is additionally exposed by means of a vibration exciter vibrational stress, wherein in the system for the static stress, a closed power flow is generated.

Vorzugsweise wird die Federsteifigkeit des Systems mit schwingenden Massen zur Erzielung 25 der ersten Eigenfrequenz, die die Prüffrequenz bildet, abgeglichen, wobei entweder die Federsteifigkeit eingestellt wird und/oder die schwingenden Massen vergrößert oder verkleinert werden, und wird der Dauerschwingversuch mit dieser ersten Eigenfrequenz durchgeführt.Preferably, the spring stiffness of the oscillating mass system is adjusted to achieve the first natural frequency that constitutes the test frequency, either adjusting the spring stiffness and / or increasing or decreasing the vibrating masses, and performing the fatigue test at that first natural frequency.

Erfindungsgemäß gelingt es bei hohen Grundlasten - wie z.B. über 2500 kN - mit im Vergleich 30 zum Stand der Technik hohen Frequenzen zu prüfen; vorzugsweise wird eine Prüffrequenz des Dauerschwingversuches zwischen 5 und 100 Hz, insbesondere zwischen 25 und 50 Hz, eingestellt.According to the invention, at high base loads - such as e.g. over 2500 kN - with compared to the state of the art to test high frequencies; Preferably, a test frequency of the fatigue test is set between 5 and 100 Hz, in particular between 25 and 50 Hz.

Eine bevorzugte Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper in einem eine hohe 35 Steifigkeit aufweisenden Prüfrahmen befestigt wird, wobei der Kraftfluss über den Prüfrahmen, den Prüfkörper und über eine federnde Verbindung geschlossen wird.A preferred variant is characterized in that the test specimen is fastened in a test frame having a high rigidity, wherein the force flow over the test frame, the test specimen and a resilient connection is closed.

Hierbei ist zweckmäßig die Steifigkeit des Prüfrahmens mindestens 5 mal, vorzugsweise mindestens 10 mal, höher als die Steifigkeit des Prüfkörpers. 40Here, the rigidity of the test frame is expedient at least 5 times, preferably at least 10 times, higher than the rigidity of the test specimen. 40

Vorzugsweise werden die Schwingungen mechanisch oder elektromechanisch verursacht.Preferably, the vibrations are caused mechanically or electromechanically.

Eine zweckmäßige Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung gedämpft wird. 45 Hierbei wird vorteilhaft ein dynamischer Vergrößerungsfaktor, der die vom Schwingungserreger erzeugte Kraft vergrößert, über ein im Kraftfluss vorgesehenes Dämpfungsglied eingestellt.A suitable variant is characterized in that the vibration is damped. In this case, advantageously, a dynamic magnification factor, which increases the force generated by the vibration generator, is set via an attenuator provided in the force flow.

Eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet: 50 - einen Prüfrahmen mit zumindest einer Auflage zur Koppelung eines Prüfkörpers mit zumindest einem seiner Endbereiche, - einer Belastungseinrichtung zur Aufbringung einer Grundkraft auf den Prüfkörper, - einer zwischen dem Prüfkörper und dem Prüfrahmen wirkenden Federeinrichtung, und 55 - einem mit dem Prüfkörper mechanisch koppelbaren Schwingungserreger. 4 AT 501 168 B1A test device for carrying out the method according to the invention is characterized by the combination of the following features: 50 a test frame with at least one support for coupling a test body with at least one of its end regions, a loading device for applying a basic force to the test element, one between the test object and spring device acting on the test frame, and 55 - a vibration exciter mechanically coupleable to the test object. 4 AT 501 168 B1

Zweckmäßig ist die Federeinrichtung einerseits über die Belastungseinrichtung mit dem Prüfrahmen und andererseits mit dem Prüfkörper mechanisch gekoppelt, wobei der Schwingungserreger vorzugsweise an der Koppelstelle zwischen der Federeinrichtung und dem Prüfkörper vorgesehen ist. 5Suitably, the spring device is mechanically coupled on the one hand via the loading device with the test frame and on the other hand with the test specimen, wherein the vibration exciter is preferably provided at the coupling point between the spring means and the test specimen. 5

Gemäß einer bevorzugten Variante ist der Schwingungserreger als mechanischer Schwingungserreger ausgebildet und an einer zwischen der Federeinrichtung und dem Prüfkörper angeordneten Halteeinrichtung, wie einem Gehäuse, vorgesehen, wobei vorzugsweise an der Halteeinrichtung Ausgleichsmassen anbringbar sind. 10According to a preferred variant of the vibration generator is designed as a mechanical vibration exciter and provided on a arranged between the spring means and the test body holding means, such as a housing, wherein preferably on the holding means balancing masses are attached. 10

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserreger als elektromechanischer Schwingungserreger ausgebildet ist und einerseits gegenüber dem Prüfrahmen unbeweglich und andererseits über eine mechanische Koppelung mit dem Prüfkörper sowie der Federeinrichtung an der Koppelstelle der Federeinrichtung mit dem Prüf-15 körper gekoppelt ist.A further advantageous embodiment is characterized in that the vibration exciter is designed as an electromechanical vibration exciter and on the one hand to the test frame immobile and on the other hand coupled via a mechanical coupling with the test body and the spring means at the coupling point of the spring means to the test body 15.

Bei einer liegenden Anordnung der Prüfvorrichtung ist zweckmäßig der Schwingungserreger in Schwingungsrichtung mittels einer Führungseinrichtung geführt, vorzugweise gebildet von einer Aufhängevorrichtung oder einer Linearführung, wie einem Gleitlager. 20In a horizontal arrangement of the test apparatus, the vibration exciter is expediently guided in the direction of vibration by means of a guide device, preferably formed by a suspension device or a linear guide, such as a slide bearing. 20

Zur Prüfung eines Umlenksattels für ein Schrägkabel ist die Prüfvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper mit einem Endbereich am Prüfrahmen und mit dem anderen Endbereich über die Belastungseinrichtung mit dem Prüfrahmen gekoppelt ist, und dass der Schwingungserreger über die Federeinrichtung mit dem Prüfrahmen gekoppelt ist und auf den 25 Prüfkörper zwischen seinen Endbereichen einwirkt, wobei der Schwingungserreger vorzugsweise als mechanischer Schwingungserreger ausgebildet ist.To test a Umlenksattels for a diagonal cable tester is characterized in that the test piece is coupled with one end portion on the test frame and the other end via the loading device to the test frame, and that the vibration generator is coupled via the spring means to the test frame and on the 25 test body between its end regions acts, wherein the vibration exciter is preferably designed as a mechanical vibration exciter.

Eine Prüfvorrichtung für Biege-Dauerschwingversuche ist dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper mit seinen Endbereichen mit dem Prüfrahmen gekoppelt ist und zwischen seinen 30 Endbereichen über mindestens eine Federeinrichtung, die einerseits am Prüfrahmen befestigt ist und andererseits über die Belastungseinrichtung mit dem Prüfkörper gekoppelt ist, auf Biegung beansprucht ist, wobei zweckmäßig der Schwingungserreger mit dem Prüfkörper gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Ausgleichsmassen gekoppelt ist. 35 Für die Federeinrichtung bieten sich sowohl Zugglieder als auch Druckglieder an.A test device for bending fatigue tests is characterized in that the test body is coupled with its end portions with the test frame and between its 30 end regions via at least one spring means which is on the one hand attached to the test frame and on the other hand coupled via the loading device with the test piece, on bending is claimed, where appropriate, the vibration exciter is coupled to the specimen optionally with the interposition of balancing weights. 35 Both tension members and compression members are available for the spring mechanism.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Fig. 1 bis 13 dargestellten unterschiedlichen Ausführungsformen näher erläutert. 40 Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the illustrated in FIGS. 1 to 13 different embodiments. 40 It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung für Dauerschwingversuche in einer stehenden Anordnung zur Prüfung einer Verankerung eines Schrägkabels (Die Schwingbeanspruchung wird mittels eines mechanischen Unwuchterregers aufgebracht). 45 501 shows a test device according to the invention for fatigue experiments in a vertical arrangement for testing an anchoring of an inclined cable (the vibration stress is applied by means of a mechanical unbalance exciter). 45 50

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie ll-ll der Fig. 1.2 shows a section along the line II-II of Fig. 1st

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Prüfeinrichtung in einer stehenden Anordnung zur Prüfung einer Spanngliedkopplung (Die Schwingbeanspruchung wird mit zwei elektromechanischen Schwingungserregern aufgebracht).Fig. 3 shows a second embodiment of the test device in a vertical arrangement for testing a tendon coupling (The vibration stress is applied with two electromechanical vibration exciters).

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5.4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3 and FIG. 5.

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 3 und Fig. 4.5 shows a section along the line V-V of FIG. 3 and FIG. 4.

Fig. 6 den Grundriss einer dritten Ausführungsform der Prüfvorrichtung in einer liegenden Anordnung zur Prüfung einer Spanngliedkopplung (Die Schwingbeanspruchung wird mittels eines mechanischen Unwuchterregers aufgebracht. Die Konstruktion zur Aufnahme des Unwuchterregers, der Zusatzmassen und der beiden Verankerungen ist nach oben mit Stahlseilen abgehängt.). 55 5 AT 501 168 B16 shows a plan view of a third embodiment of the test device in a horizontal arrangement for testing a tendon coupling (the vibration stress is applied by means of a mechanical unbalance exciter.) The structure for receiving the unbalance exciter, the additional masses and the two anchors is suspended upwards with steel cables. 55 5 AT 501 168 B1

Fig.7 einen Schnitt längs der Linie Vll-Vll der Fig. 6.7 shows a section along the line VII-VII of FIG. 6th

Fig. 8 den Grundriss einer vierten Ausführungsform der Prüfvorrichtung in einer liegenden Anordnung zur Prüfung einer Verankerung eines Schrägkabels (Die Schwingbeanspruchung wird mittels eines mechanischen Unwuchterregers aufgebracht. Die Stahlkon-5 struktion zur Aufnahme des Unwuchterregers, der Zusatzmassen und der beiden Ver ankerungen ist auf einem Gleitlager gelagert).8 shows the layout of a fourth embodiment of the test device in a horizontal arrangement for testing an anchoring cable (The vibration stress is applied by means of a mechanical unbalance exciter.) The steel structure for receiving the unbalance exciter, the additional masses and the two anchors is on one Slide bearing stored).

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8.9 is a section along the line IX-IX of FIG. 8th

Fig. 10 eine fünfte Ausführungsform der Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Sattels eines Schrägkabels (Ein Sattel dient zur Umlenkung eines Schrägkabels im Pylon einer io Schrägkabelbrücke).Fig. 10 shows a fifth embodiment of the test apparatus for testing a saddle of a diagonal cable (A saddle is used to deflect a diagonal cable in the pylon of a io diagonal cable bridge).

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 10.11 is a section along the line XI-XI in Fig. 10th

Fig. 12 eine sechste Ausführungsform der Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Balkens aus Stahlbeton (Die Grundkraft wird mit vier hydraulischen Pressen auf die vier Federeinrichtungen und den Prüfkörper aufgebracht). 15 Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie Xlll-Xlll in Fig. 12.Fig. 12 shows a sixth embodiment of the test apparatus for testing a beam of reinforced concrete (The basic force is applied with four hydraulic presses on the four spring devices and the test specimen). FIG. 13 shows a section along the line XIII-XIII in FIG. 12.

Ein Prüfrahmen 1, gebildet von zwei vertikal gerichteten Längssäulen 2, die mit Querhäuptern 3, 4 oben und unten zu einem Rahmen verbunden sind, ist auf einem Fundamentblock 5 montiert. Zwischen dem oberen und unteren Querhaupt 3, 4 ist mittig und parallel zu den Längssäu-20 len 2 eine Prüfanordnung 6 vorgesehen, gebildet von einem am unteren Querhaupt 4 fixierten Prüfkörper 7, einer mit dem Prüfkörper 7 gekoppelten Halteeinrichtung 8 für einen Schwingungserreger 9 und einer mit der Halteeinrichtung 8 gekoppelten Federeinrichtung 10, ausgebildet als Zugseil. Das obere Ende des Zugseiles 10 ist mit dem oberen Querhaupt 3 über einen Hydraulikzylinder 11, wie eine hydraulische Presse, gekoppelt. Zwischen dem Querhaupt 3 und 25 dem Hydraulikzylinder 11 ist ein Dämpfungselement 22 vorgesehen.A test frame 1, formed by two vertically directed longitudinal columns 2, which are connected to a main frame with transverse heads 3, 4 above and below, is mounted on a foundation block 5. Between the upper and lower crosshead 3, 4 is centrally and parallel to the Längssäu-20 len 2 a test arrangement 6 is provided, formed by a fixed to the lower crosshead 4 test piece 7, coupled to the test piece 7 holding device 8 for a vibration exciter 9 and a with the holding device 8 coupled spring device 10, designed as a pull rope. The upper end of the traction cable 10 is coupled to the upper crosshead 3 via a hydraulic cylinder 11, such as a hydraulic press. Between the crosshead 3 and 25, the hydraulic cylinder 11, a damping element 22 is provided.

An der Halteeinrichtung 8, die als den Schwingungserreger 9 aufnehmendes Gehäuse ausgebildet ist, können Zusatzmassen 12 zur Einstellung der ersten Eigenfrequenz - die die Prüffrequenz bildet - montiert werden. 30On the holding device 8, which is formed as the vibration exciter 9 receiving housing, additional masses 12 for adjusting the first natural frequency - which forms the test frequency - are mounted. 30

Der Schwingungserreger 9 ist als mechanischer Unwuchterreger, wie er z.B. aus "Baudynamik praxisgerecht" von Rainer Flesch, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, bekannt ist, ausgebildet. 35 Bei dem Prüfkörper 7 handelt es sich um ein Stück eines Schrägseiles, das an seinen Enden mit Verankerungen 13, die ebenfalls bzw. eigentlich der Prüfung unterzogen werden, versehen ist.The vibration exciter 9 is a mechanical unbalance exciter, as it e.g. from " building dynamics practical " by Rainer Flesch, Bauverlag GmbH, Wiesbaden and Berlin, is known. 35 The test piece 7 is a piece of a stay cable, which is provided at its ends with anchors 13, which are also or actually subjected to the test.

Die Steifigkeit des Prüfrahmens 1 ist mindestens 5, vorzugsweise 10 mal größer als die der 40 Prüfanordnung 6. Der Prüfrahmen 1 bildet mit der Prüfanordnung 6, d.h. dem Prüfkörper 7, dem Schwingungserreger 9 mit der Halteeinrichtung 8 und dem als Federeinrichtung wirkenden Zugseil 10, ein System, das eine bestimmte Federsteifigkeit aufweist, wobei der Kraftfluß im System geschlossen ist. 45 Das dynamische System befindet sich während des Versuches im Resonanzzustand (d.h. in der ersten Eigenfrequenz). Diese erste Eigenfrequenz bzw. die Eigenkreisfrequenz hängt im Wesentlichen von der Steifigkeit der Federeinrichtung 10, des Prüfkörpers 7, der Halteeinrichtung 8 und des Prüfrahmens 1 sowie von der Massenbelegung des Systems ab. Die erste Eigenfrequenz des Systems kann über die Länge und Dicke des Zugseiles 10 und die Masse so des Schwingungserregers 9 sowie über die Zusatzmassen 12 bei der Koppelstelle zwischen Prüfkörper 7 und Zugseil 10 eingestellt werden. Somit ist es möglich, durch die richtige Wahl der Zusatzmassen 12 und der Dehnsteifigkeit des Zugseiles 10 die Prüffrequenz zwischen 5 und 100 Hertz zu variieren. 55 Die Erregerkraft des mechanischen Unwuchterregers hängt von den rotierenden Massen undThe rigidity of the test frame 1 is at least 5, preferably 10 times greater than that of the test rig 6. The test frame 1 forms with the test assembly 6, i. the test body 7, the vibration exciter 9 with the holding device 8 and acting as a spring device traction cable 10, a system having a certain spring stiffness, the power flow is closed in the system. 45 The dynamic system is in the resonance state during the experiment (i.e., in the first natural frequency). This first natural frequency or the natural angular frequency depends essentially on the stiffness of the spring device 10, the test body 7, the holding device 8 and the test frame 1 and on the mass density of the system. The first natural frequency of the system can be adjusted over the length and thickness of the traction cable 10 and the mass of the vibration exciter 9 and the additional masses 12 at the coupling point between the test specimen 7 and 10 traction cable. Thus, it is possible to vary the test frequency between 5 and 100 Hertz by the correct choice of additional masses 12 and the tensile rigidity of the tension cable 10. 55 The excitation force of the mechanical unbalance exciter depends on the rotating masses and

Claims

6 AT 501 168 B1 from the set speed. This excitation force is multiplied by the resonant dynamic magnification factor (e.g., 50% attenuation equal to 1%). The main advantages of this test device are the very high test speed and the low energy consumption during the tests compared to conventional systems. The energy costs for the operation and possible cooling of the vibrator 9 amount to only a fraction of the cost of operating and cooling a hydraulic unit. The duration of the test is reduced for 2 million load changes at a frequency of 40 hertz to 13.9 hours compared to 23 days at a frequency of 1 hertz. According to the embodiment shown in FIGS. 3, 4 and 5, a vibration exciter 9 operating on an electromechanical basis is provided, which is supported on the foundation block 5 for the test frame 1 and coupled via a cross member 14 to the traction cable 10 and the test body 7. The test piece 7 is formed by two tendon pieces, which are connected to a coupling 15. Vibration exciters 9 on mechanical (counter-rotating masses) and electromechanical basis are available in the desired test range of 5 to 100 hertz and for the required forces on the market. The arrangement of the test device can be both upright and lying and depends on the circumstances of the test hall. In a horizontal arrangement of the vibration exciter 9 must be stored accordingly, so that a movement in the longitudinal direction of the specimen 7 is given. This can be realized by a corresponding rolling or sliding bearing, as shown in FIGS. 8 and 9, or a suspension 17 according to FIGS. 6 and 7. 10 and 11 show a test device for testing a saddle 18 for a cable 19. The vibration generator 9 is attached to the saddle 18 and the spring device 10 - also a pull rope 10 - is in the direction of vibration, starting from the coupling with the saddle 18 to the test frame 1 directed and coupled with this also. The tensile force is applied here with a hydraulic press 11 on the both sides with the test frame 1 coupled cable 19. FIGS. 12 and 13 illustrate a test frame 1 for carrying out a fatigue test on a load-bearing beam 20, such as a reinforced concrete beam. The bending force is applied by hydraulic presses 11 mounted on the beam 20 crosswise cross members 21, wherein between the hydraulic presses and the test frame 1 spring elements 10, e.g. Tie rods, are provided, over which the power flow is closed. Between the carrier 20 and the test frame 1, a damping element 22 is provided in the direction of action of the vibration applied via a mechanical vibration exciter 9. Additional masses 12 are provided here between the vibration exciter 9 and the carrier 20. As spring elements 10 can - as described - traction cables or tension rods (made of steel or plastic, optionally fiber-reinforced) but also pressure rods are used. 1. A method for carrying out fatigue tests on a test specimen (7, 18, 19, 20), characterized in that the test specimen (7, 18, 19, 20) is in a system comprising a sprung spring is exposed to a static load and in addition by means of a vibration exciter (9) is subjected to a vibrational stress, wherein in the system for static stress, a closed power flow is generated. 5

2. The method according to claim 1, characterized in that the spring stiffness of the system with oscillating masses (12) for achieving a first natural frequency, which forms the test frequency, is adjusted, wherein either the spring stiffness is adjusted and / or the oscillating masses (12) be increased or decreased, and that the io fatigue test is performed with this first natural frequency.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a test frequency of the fatigue test between 5 and 100 Hz, preferably between 25 and 50 Hz, is set. 15

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the test body (7; 18, 19; 20) in a high rigidity test frame (1) is fixed, wherein the force flow over the test frame (1), the test specimen (7, 18, 19, 20) and via a resilient connection (10) is closed. 20

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the rigidity of the test frame (1) at least 5 times, preferably at least 10 times, is higher than the rigidity of the test body (7, 18, 19, 20).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the vibra tions are caused mechanically or electromechanically.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the vibration is damped. 30

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a dynamic magnification factor, which increases the force generated by the vibration generator (9), is set via an attenuator provided in the force flow (22).

9. Test device for a test body (7, 18, 19, 20) to be carried out Dauerschwingver search according to one of claims 1 to 8, characterized by the combination of the following features: - a test frame (1) with at least one support for coupling a test body (7 18, 19, 20) with at least one of its end regions, 40 - a loading device (11) for applying a basic force to the test body (7, 18, 19, 20), - one between the test body (7, 18, 19, 20 and spring means (10) acting on the test frame (1), and - a vibration exciter 45 (9) mechanically coupleable to the test body (7; 18, 19; 20).

10. The device according to claim 9, characterized in that the spring device (10) on the one hand via the loading device (11) with the test frame (1) and on the other hand with the test body (7) is mechanically coupled, wherein the vibration exciter (9) pre 50th is preferably provided at the coupling point between the spring means (10) and the test body (7) (Fig. 1).

11. The device according to claim 10, characterized in that the vibration exciter (9) is designed as a mechanical vibration exciter and at one between the Federein- direction (10) and the test body (7) arranged holding device (8), such as a 8 AT 501 168 B1 housing, is provided, wherein preferably on the holding device (8) balancing weights (12) are attachable (Fig. 1).

12. The device according to claim 9, characterized in that the vibration exciter (9) 5 is formed as an electromechanical vibration exciter and on the one hand to the test frame (1) immovable and on the other hand via a mechanical coupling with the test body (7) and the spring means (10) the coupling point of the spring device (10) is coupled to the test body (7) (FIG. 4). 13. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the vibration exciter (9) is guided in the direction of vibration by means of a guide device, preferably formed by a suspension device (17) or a linear guide (16), such as a sliding bearing (Fig. 7, 9).

14. The device according to claim 9, characterized in that the test body (18, 19) with an end portion on the test frame (1) and with the other end portion via the loading device (11) is coupled to the test frame (1), and that the vibration exciter (9) is coupled to the test frame (1) via the spring device (10) and acts on the test body (18, 19) between its end regions, wherein the vibration element (9) is preferably designed as a mechanical vibration exciter (FIG ).

15. The device according to claim 9, characterized in that the test body (20) is coupled with its end portions with the test frame (1) and between its end regions via at least one spring means (10) on the one hand on the test frame (1) fixed 25 is on the other hand via the loading device (11) coupled to the test body (20) ge, is subjected to bending (Fig. 12).

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the vibration exciter (9) with the test body (20) optionally with the interposition of balancing masses 30 (12) is coupled (Fig. 12).

17. Device according to one of claims 9 to 16, characterized in that the spring device (10) is formed by at least one tension member or pressure member.

18. Device according to one of claims 9 to 17, characterized in that between the test frame (1) and the vibration exciter (9), a damping device (22) is provided. (Fig. 12,13) 40 For this purpose 6 sheets of drawings 45 50 55