CH640633A5 - Device for measuring deformations or mechanical stresses on a material or a component - Google Patents

Device for measuring deformations or mechanical stresses on a material or a component Download PDF

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CH640633A5
CH640633A5 CH1043479A CH1043479A CH640633A5 CH 640633 A5 CH640633 A5 CH 640633A5 CH 1043479 A CH1043479 A CH 1043479A CH 1043479 A CH1043479 A CH 1043479A CH 640633 A5 CH640633 A5 CH 640633A5
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CH
Switzerland
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measuring
elements
spring element
strain gauges
component
Prior art date
Application number
CH1043479A
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German (de)
Inventor
Gerhard Hintz
Guenter Keller
Andreas Pohl
Rudolf Sandner
Werner Treusch
Original Assignee
Schenck Ag Carl
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Publication date
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Publication of CH640633A5 publication Critical patent/CH640633A5/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

The device consists of an arc-shaped measuring element which is constructed as a spring element on which strain gauges are arranged, and of connecting elements for connecting the measuring element with the materials or components to be tested. The device exhibits a U-shaped spring element (1) with straight element sections (leg 2a, 2b, cross connection 3 between the legs) and reinforcements (4a, 4b) provided with flat surfaces between the element sections (2a, 2b, 3). On the straight element sections (for example, of the cross connection 3) of the spring element (1), strain gauges (5a, b) can be simply and reliably attached. On the reinforcements (4a, b) feed lines and protective devices can be arranged. The straight leg sections (2a, 2b) of the spring element (1) are well suited to attaching interchangeable connecting elements (I, II) such as blade and cup elements (11a, b). As a result, the device can be easily attached to the component to be tested and can be used for different applications, for example for measuring strains, deformations, crack expansions, stresses and so forth, at high frequencies and rates of shape change. <IMAGE>

Description

       

  
 

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

 



   PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Messung von Verformungen oder mechanischen Beanspruchungen an einem Werkstoff oder einem Bauteil, mit einem bügelförmigen Messelement, das aus einem Federelement besteht, auf dem Dehnungsmessstreifen angeordnet sind und mit Verbindungselementen zur Verbindung des Messelements mit dem zu prüfenden Werkstoff oder Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) U-förmig mit geraden Elementabschnitten (2a, b, 3) ausgebildet ist und dass die Verbindungsstellen zwischen den Elementabschnitten (2a, b, 3) mit Anflächungen versehene Verstärkungen (4a, b) aufweisen.



   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Elementabschnitte für die Anbringung auswechselbarer Verbindungselemente (I, II), wie Schneiden- oder Pfannenelemente   (Ila,      b, 21 a,      b, 31,32)    ausgebildet sind.



   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) im wesentlichen als einstückiges, dünnes Blattfederelement mit zwei verstärkten Stellen ausgebildet ist.



   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden der Elementabschnitte Anschläge (14a, b) zur Begrenzung des Messweges angeordnet sind.



   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) über federnde Befestigungselemente (12a, b; 24; 35) mit dem zu prüfenden Bauteil (III) verbindbar ist und dass die federnden Befestigungselemente (12a, b; 24,35) an den auswechselbaren Verbindungselementen (I, II) angeordnet sind und diese an den zu prüfenden Bauteil (III) andrücken.



   6. Vorrichtung nach   Anspruchs,    dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Befestigungselemente   (12a,    b; 24; 35) als Drahtfederbügel ausgebildet sind.



   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die   Federbügel (12a,    b) in Bohrungen (13a, b) der mit dem Federelement (1) verbundenen Schneidenelemente   (1 la,    b) eingreifen.



   8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbügel (24,35) in Ausnehmungen (23,36) der Verbindungselemente (I, II) angeordnet sind und diese auseinander- oder zusammendrücken.



   9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenelemente (1 la, b) auf ihren Innenseiten einander gegenüberliegende Anflächungen (15a, b) für die Aufnahme von Endmassen (16) aufweisen und dass die Schneidenelemente   (1 ja,    b) mit Federklammern (17) an die Endmasse (16) andrückbar sind.



   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federklammern (17) als Halteelemente für die Endmasse (16) ausgebildet sind.



   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Verformungen oder mechanischen Beanspruchungen an einem Werkstoff oder einem Bauteil, mit einem bügelförmigen Messelement, das aus einem Federelement besteht, auf dem Dehnungsmessstreifen angeordnet sind und mit Verbindungselementen zur Verbindung des Messelements mit dem zu prüfenden Werkstoff oder Bauteil.



   Bei einer bekannten Vorrichtung zur Messung von Bean spruchungen an Elastomeren (US-PS 2 815 424) besteht das
Messelement aus einem kreisförmig gebogenen Federelement, auf dessen Oberseite Dehnungsmessstreifen angeordnet sind.



   Die Enden des Federelements weisen zwei kurze, parallele
Abschnitte auf, an denen Nadeln zur Befestigung der Vorrichtung auf einem Kunststoffbeutel angeordnet sind. Bei dieser Vorrichtung sind die Dehnungsmessstreifen auf der Aussenseite einer gekrümmten Fläche befestigt. Die Zuführungsleitungen zu den Dehnungsmessstreifen können leicht beschädigt werden. Die Art der Befestigung der Vorrichtung an dem zu prüfenden Werkstoff ist nur für bestimmte Materialien geeignet.



   Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung dieser Art und bei einer Vorrichtung zur Messung von Längenänderungen oder Bewegungen zwischen zwei Punkten sind U-förmige Messelemente mit Dehnungsmessstreifen vorhanden (US-PS 2 316 975 und 3 171 276). Die sichere Befestigung der Zuführungsleitungen zu den Dehnungsmessstreifen bereitet hier ebenfalls Schwierigkeiten. Die Messelemente lassen nur geringe Verformungen zu. Zur Befestigung des Messelements auf dem zu prüfenden Bauteil ist eine bestimmte Befestigungsart vorgesehen, so dass die Einsatzmöglichkeit solcher Vorrichtungen begrenzt ist.



   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die in einer Brückenschaltung zusammenschaltbaren Dehnungsmessstreifen leicht anzubringen sind und die Zuführungsleitungen zu den Dehnungsmessstreifen einfach und sicher befestigt werden können. Die Vorrichtung soll für verschiedene Einsatzfälle, z.B. für die Messung von Dehnungen, Verformungen, Rissaufweitungen, Spannungen usw. bei hohen Frequenzen und Formänderungsgeschwindigkeiten verwendbar sein.



  Die Vorrichtung soll hierbei an dem zu prüfenden Bauteil leicht anbringbar und abnehmbar sein. Das Messelement soll kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht sowie eine möglichst hohe Elastizität aufweisen.



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Federelement U-förmig mit geraden Elementabschnitten ausgebildet ist und dass die Verbindungsstellen zwischen den Elementabschnitten mit Anflächungen versehene Verstärkungen aufweisen. Zweckmässigerweise sind hierbei die freien Enden der Elementabschnitte für die Anbringung auswechselbarer Verbindungselemente, wie Schneiden- und Pfannenelemente, ausgebildet, wobei das Federelement im wesentlichen als einstückiges, dünnes Blattfederelement mit zwei verstärkten Stellen ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen. Die Vorteile der erfindungsgemässen Lösung ergeben sich im wesentlichen aus der Aufgabestellung.



   Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher dargestellt und erläutert. Es zeigen
Fig. l ein U-förmiges Messelement
Fig. 2 und 3 einen Dehnungsaufnehmer mit angebauten Schneidenelementen, Endanschlägen, Drahtfederbügeln, An   flächungen    für Endmasse und Federklammern   (Fig. 2    Längsschnitt, Fig. 3 Querschnitt)
Fig. 4 Rissaufweitungsaufnehmer (Teilschnitt)
Fig. 5 und 6 Schnittdarstellungen eines Querdehnungsaufnehmers
Das Messelement nach Fig. list als   U-förmiges    Federelement 1 ausgebildet und besteht aus den Schenkeln 2a, b, der
Querverbindung 3 zwischen den Schenkeln und Verstärkungen 4a, b, die zwischen den Schenkeln und der Querverbindung angeordnet sind. 

  Die verstärkten Stellen 4a, b weisen je zwei in einem Winkel von etwa   90     zueinander angeordnete Anflächungen 6a, b auf, an denen elektrische Anschluss- und Abgleichelemente sowie mechanische Schutzvorrichtungen befestigt werden können (siehe   Fig. 2).    Die verstärkten Stellen
4a, b und die Anflächungen 5a, b können auch eine gegenüber der Darstellung in Fig. 1 abgeänderte Form aufweisen. An der Querverbindung 3 sind beidseitig Dehnungsmessstreifen  



  5a. b appliziert, die zu einer Brücke zusammenschaltbar sind.



  Die Anschlüsse der Dehnungsmessstreifen sind auf eine der Anflächungen 6b geführt.



   Die Schenkelenden des Federelements 1 werden mit Hilfe der später beschriebenen Verbindungselemente mit dem zu prüfenden Bauteil oder Werkstoffverbunden. Da die Schenkel 2a, b die gleiche Elastizität wie die   Querv'erbindung    3 besitzen, lässt das Federelement grosse Verformungen zu.



   Die Verformung an den Schenkelenden der Schenkel 2a, b ist proportional der Biegespannung in der Querverbindung 3.



  Mit Hilfe der Dehnungsmessstreifen 5a, b lässt sich daher aus dem Federelement ein Messglied schaffen, das mechanische Längenänderungen, die durch die Bewegung der Schenkelenden erfasst werden können, in Widerstandsänderungen umwandelt, die bei Anschluss von geeigneten elektronischen Verstärkern in elektrische Spannungsänderungen umgeformt werden können. Durch die kleinen Abmessungen und das niedrige Gewicht des Messelements ergeben sich hohe Eigenfrequenzen und damit die Möglichkeit, grosse Verformungsgeschwindigkeiten und hohe Prüffrequenzen mit geringen Fehlern zu erfassen. Bedingt durch die kleinen Abmessungen, das geringe Gewicht und die niedrige Federkonstante sind nur kleine Anpresskräfte zur Befestigung des Messelements an der Probe erforderlich.



   Die Enden der elastischen Schenkel 2a, b sind so gestaltet, dass der Anschluss von verschiedenen Arten von Verbindungselementen möglich ist. Die Verbindungselemente können beispielsweise an die Schenkelenden angeschraubt werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, beispielsweise Bohrungen oder Durchgangslöcher 7a, b an den Schenkelenden vorzusehen. Mit Hilfe von unterschiedlich gestalteten Verbindungselementen lässt sich das Messelement 1 beispielsweise in einen Ansatz- oder Anklemmdehnungsaufnehmer, Querdehnungs-, Rissaufweitungs- oder Längenänderungs-Aufnehmer umwandeln.



   In Fig. 2 und 3 ist ein Ansatz-Dehnungsaufnehmer dargestellt. Das Federelement   list    mit Verbindungselementen I und II verschraubt. Anstelle der Verbindungselemente I und II, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Messschnei   den 1 la, b ausgebildet sind, können auch andere Verbin-    dungselemente (siehe Fig. 4 bis 6) angebaut werden. Die Messschneiden 1 la, b werden mit Hilfe von Drahtfederbügeln 12a, b auf die Probe III gedrückt. Die Drahtfederbügel sind so gestaltet, dass sie gleichzeitig in Ausnehmungen 13a, b der Messschneiden 1 la, bund auf die Probe III geschoben werden können, so dass eine einfache Befestigung des Aufnehmers auf der Probe möglich ist. An der verstärkten Stelle 4a ist eine Schutzhaube 8 angeschraubt. Die Ausgänge der Dehnungsmessstreifen 5a, b sind auf die Anflächungen 6b der verstärkten Stellen 4b geführt.

  An einer Anflächung 6b kann auf einfache Weise auch ein zur Messeinrichtung führendes Kabel 9 angec-rdnet werden.



   Zum   Scllu.z    des   Dehnungsaufnebrners    vor   Übeflastung    durch zu grosse Messwege sind an den Messschneiden   11 a,    b   Z rörmig    gestaltete Anschläge 14a, b angeschraubt   (Fig. 3).   



     Di      .',nssh'äge      können    auch eine andere geeignete Form auf   weisen    und z.B. U-förmig gestaltet sein.



   Bei der elektrischen Messung von Werkstoffdehnungen muss die Messbasis, d.h. der Abstand zwischen den Messschneiden, vor Versuchsbeginn genau festgelegt werden.



  Hierzu tragen die Messschneiden 1 la, b Anflächungen 15a, b deren Abstand zur Schneidenmitte exakt festgelegt ist. Zur Bestimmung der Messbasis wird vor Versuchsbeginn ein Endmass 16 zwischen die Anflächungen l5a, b geschoben. Eine Federklammer, die als federnder Tragbügel 17 ausgeführt ist, drückt die Messschneiden 1 la, b spielfrei gegen das Endmass 16. Der Drahtbügel 17 liegt hierbei in Ausnehmungen 18a, b der Messschneiden 1 la, b. Der Drahtbügel 17 ist so gestaltet, dass er gleichzeitig als Halteelement für das Endmass 16 benutzt werden kann. Er kann dazu beispielsweise in Ausnehmungen des Endmasses 16 eingreifen (siehe   Fig. 3)    oder in einer anderen geeigneten Weise mit dem Endmass 16 verbunden sein.



   In Fig. 4 ist bei einem Rissaufweitungsaufnehmer oder Anklemm-Dehnungsaufnehmer im wesentlichen die Ausführung und Anordnung der Verbindungselemente dargestellt.



  Das Messelement mit den Schenkeln 2a, b ist nur teilweise dargestellt. Die Verbindungselemente I, II sind als Messpfannen 21a, b ausgebildet, die Ausnehmungen 20a, b aufweisen.



  In diese Ausnehmungen greifen am zu prüfenden Bauteil angeordnete Gegenschneiden 22a, b ein. Anstelle der Gegenschneiden können an der Probe zweckentsprechend ausgebildete Anschlusselemente vorgesehen werden. Die Messpfannen   21a,    b weisen weiterhin Nuten 23 auf, in denen ein zweckentsprechend geformter Drahtfederbügel 24 angeordnet ist.



  Der Drahtfederbügel 24 drückt die Messpfannen 21a, b auseinander und an die Gegenschneiden 22a, b. Die Anschläge 14a, b zum Schutz gegen Überlastungen entsprechen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3.



   Ein Querdehnungsaufnehmer nach Fig. 5 und 6 weist Verbindungselemente I, II mit einer Messschneide 31, einer Halterung 32, einer Verstellschraube 33 und einem Messkugelkopf 34 auf. Die Verbindungselemente I, II sind mit dem Uförmigen Federelement an den Schenkeln 2a, b verschraubt, wobei wie in den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen Anschläge 14a, b zur Überlastsicherung vorgesehen sind.



  Mit Hilfe der Verstellschraube 33 kann der Messkugelkopf 34 auf die Abmesssungen der jeweiligen Probe III eingestellt werden. In Fig. 5 ist eine Probe mit grösserem, in Fig. 6 eine solche mit kleinerem Durchmesser dargestellt.



   Zur Erzeugung der Anpresskraft für die Vorrichtung ist ein Drahtfederbügel 35 vorgesehen. Der Federbügel ist in einer Ausnehmung 36 der Messschneide 31 und an Bolzen 37a, b, die an der Halterung 32 befestigt sind, gelagert. Anstelle der Bolzen 37a, b können auch geeignet angeordnete Ausnehmungen an der Halterung 32 vorgesehen werden.

 

   Zur exakten Halterung des Aufnehmers auf der Probe, besonders bei dynamischen Vorgängen, sind elastische Führungselemente 38 und 39 vorgesehen, die infolge ihrer Elastizität auch bei grossen Verformungen noch eine einwandfreie Halterung des Aufnehmers auf der Probe ermöglichen. Die Führung 38 ist auf der Messschneide 31 befestigt und trägt eine an die Probenform angepasste Ausnehmung. Die   Füh-    rung 39 ist zwischen dem Messkugelkopf 34 und der Verstellschraube 33 befestigt und trägt ebenfalls eine Ausnehmung.



  Diese Ausnehmungen gestatten ein verdrehsicheres Befestigen des Aufnehmers bei Rundproben. 



  
 

** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.

 



   PATENT CLAIMS
1.Device for measuring deformations or mechanical stresses on a material or a component, with a bow-shaped measuring element, which consists of a spring element, on which strain gauges are arranged and with connecting elements for connecting the measuring element to the material or component to be tested, characterized that the spring element (1) is U-shaped with straight element sections (2a, b, 3) and that the connection points between the element sections (2a, b, 3) have reinforcements (4a, b) provided with flats.



   2. Device according to claim 1, characterized in that the free ends of the element sections for attaching interchangeable connecting elements (I, II), such as cutting or pan elements (Ila, b, 21 a, b, 31, 32) are formed.



   3. Device according to claim 1, characterized in that the spring element (1) is designed essentially as a one-piece, thin leaf spring element with two reinforced points.



   4. The device according to claim 1, characterized in that stops (14a, b) are arranged at the free ends of the element sections to limit the measuring path.



   5. The device according to claim 2, characterized in that the spring element (1) via resilient fastening elements (12a, b; 24; 35) can be connected to the component to be tested (III) and that the resilient fastening elements (12a, b; 24, 35) are arranged on the interchangeable connecting elements (I, II) and press them onto the component (III) to be tested.



   6. The device according to claim, characterized in that the resilient fastening elements (12a, b; 24; 35) are designed as wire spring clips.



   7. The device according to claim 6, characterized in that the spring clips (12a, b) engage in bores (13a, b) of the cutting elements (1 la, b) connected to the spring element (1).



   8. The device according to claim 6, characterized in that the spring clips (24, 35) are arranged in recesses (23, 36) of the connecting elements (I, II) and push them apart or together.



   9. The device according to claim 2, characterized in that the cutting elements (1 la, b) on their inner sides have opposing flats (15a, b) for receiving final dimensions (16) and that the cutting elements (1 yes, b) with Spring clips (17) can be pressed against the final mass (16).



   10. The device according to claim 9, characterized in that the spring clips (17) are designed as holding elements for the final mass (16).



   The invention relates to a device for measuring deformations or mechanical stresses on a material or a component, with a bow-shaped measuring element consisting of a spring element on which strain gauges are arranged and with connecting elements for connecting the measuring element to the material or component to be tested.



   In a known device for measuring bean stresses on elastomers (US Pat. No. 2,815,424) there is
Measuring element made of a circularly curved spring element, on the upper side of which strain gauges are arranged.



   The ends of the spring element have two short, parallel ones
Sections on which needles for fastening the device are arranged on a plastic bag. In this device, the strain gauges are attached to the outside of a curved surface. The supply lines to the strain gauges can easily be damaged. The type of attachment of the device to the material to be tested is only suitable for certain materials.



   In another known device of this type and in a device for measuring changes in length or movements between two points, there are U-shaped measuring elements with strain gauges (US Pat. Nos. 2,316,975 and 3,171,276). The secure attachment of the feed lines to the strain gauges also creates difficulties here. The measuring elements only allow slight deformations. A certain type of fastening is provided for fastening the measuring element to the component to be tested, so that the possibility of using such devices is limited.



   The object of the present invention is to provide a device of the type mentioned at the beginning, in which the strain gauges which can be connected in a bridge circuit are easy to attach and the supply lines to the strain gauges can be easily and securely attached. The device is intended for various applications, e.g. can be used for the measurement of strains, deformations, crack expansion, stresses, etc. at high frequencies and deformation rates.



  The device should be easy to attach and detach to the component to be tested. The measuring element should have small dimensions and a low weight as well as the highest possible elasticity.



   This object is achieved according to the invention in that the spring element is U-shaped with straight element sections and in that the connection points between the element sections have reinforcements provided with flats. The free ends of the element sections are expediently designed for the attachment of interchangeable connecting elements, such as cutting and socket elements, the spring element being designed essentially as a one-piece, thin leaf spring element with two reinforced points. Advantageous refinements of the invention result from the further dependent claims. The advantages of the solution according to the invention essentially result from the task.



   The invention is illustrated and explained below using exemplary embodiments in the drawings. Show it
Fig. L is a U-shaped measuring element
2 and 3 a strain transducer with attached cutting elements, end stops, wire spring clips, at flats for the end mass and spring clips (Fig. 2 longitudinal section, Fig. 3 cross section)
Fig. 4 crack expansion transducer (partial section)
5 and 6 are sectional views of a transverse extensometer
The measuring element according to Fig. List designed as a U-shaped spring element 1 and consists of the legs 2a, b, the
Cross connection 3 between the legs and reinforcements 4a, b, which are arranged between the legs and the cross connection.

  The reinforced points 4a, b each have two flats 6a, b arranged at an angle of approximately 90 to one another, to which electrical connection and adjustment elements as well as mechanical protective devices can be attached (see FIG. 2). The reinforced positions
4a, b and the flats 5a, b can also have a shape that is different from the illustration in FIG. 1. Strain gauges are on both sides of the cross connection 3



  5a. b applied, which can be interconnected to form a bridge.



  The connections of the strain gauges are led to one of the flats 6b.



   The leg ends of the spring element 1 are connected to the component or material to be tested using the connecting elements described later. Since the legs 2a, b have the same elasticity as the transverse connection 3, the spring element allows large deformations.



   The deformation at the leg ends of the legs 2a, b is proportional to the bending stress in the cross connection 3.



  With the aid of the strain gauges 5a, b, a measuring element can therefore be created from the spring element, which converts mechanical changes in length, which can be detected by the movement of the leg ends, into changes in resistance, which can be converted into electrical voltage changes when suitable electronic amplifiers are connected. The small dimensions and the low weight of the measuring element result in high natural frequencies and thus the possibility of detecting high deformation speeds and high test frequencies with low errors. Due to the small dimensions, the low weight and the low spring constant, only small contact forces are required to attach the measuring element to the sample.



   The ends of the elastic legs 2a, b are designed in such a way that different types of connecting elements can be connected. The connecting elements can be screwed onto the leg ends, for example. For this it is only necessary to provide, for example, bores or through holes 7a, b at the ends of the legs. With the aid of differently designed connecting elements, the measuring element 1 can be converted, for example, into an extension or clip-on extensometer, transverse elongation, crack expansion or length change transducer.



   A neck strain sensor is shown in FIGS. 2 and 3. The spring element is screwed to connecting elements I and II. Instead of the connecting elements I and II, which in the exemplary embodiment shown are designed as measuring blades 1 a, b, other connecting elements (see FIGS. 4 to 6) can also be attached. The measuring edges 1 la, b are pressed onto the sample III with the aid of wire spring clips 12a, b. The wire spring clips are designed in such a way that they can simultaneously be pushed onto the specimen III in recesses 13a, b of the measuring blades 1 la, bundle, so that the transducer can be easily attached to the specimen. A protective hood 8 is screwed onto the reinforced point 4a. The outputs of the strain gauges 5a, b are led to the flats 6b of the reinforced points 4b.

  A cable 9 leading to the measuring device can also be attached to a flattening 6b in a simple manner.



   To close the expansion opener before overloading due to excessively large measuring paths, stops 14a, b in the form of a shape are screwed onto the measuring edges 11a, bz (FIG. 3).



     Di. ', Nssh'äge can also have another suitable shape and e.g. Be U-shaped.



   When measuring material expansions electrically, the measuring basis, i.e. the distance between the cutting edges must be precisely determined before starting the experiment.



  For this purpose, the measuring cutting edges 11a, b have flats 15a, b whose distance from the cutting edge center is exactly defined. To determine the measurement base, a final dimension 16 is pushed between the flats l5a, b before the start of the experiment. A spring clip, which is designed as a resilient support bracket 17, presses the measuring edges 1 la, b against the final dimension 16 without play. The wire bracket 17 lies in recesses 18a, b of the measuring edges 1 la, b. The wire bracket 17 is designed so that it can also be used as a holding element for the gauge block 16. For this purpose, for example, it can engage in recesses in the final dimension 16 (see FIG. 3) or be connected to the final dimension 16 in another suitable manner.



   4 essentially shows the design and arrangement of the connecting elements in the case of a crack expansion transducer or clip-on expansion transducer.



  The measuring element with the legs 2a, b is only partially shown. The connecting elements I, II are designed as measuring pans 21a, b which have recesses 20a, b.



  Counter-edges 22a, b arranged on the component to be tested engage in these recesses. Instead of the counter cutting edges, appropriately designed connection elements can be provided on the sample. The measuring pans 21a, b furthermore have grooves 23 in which an appropriately shaped wire spring clip 24 is arranged.



  The wire spring clip 24 presses the measuring pans 21a, b apart and against the counter cutting edges 22a, b. The stops 14a, b for protection against overloads correspond to the exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3.



   5 and 6 has connecting elements I, II with a measuring cutting edge 31, a holder 32, an adjusting screw 33 and a measuring ball head 34. The connecting elements I, II are screwed to the legs 2a, b with the U-shaped spring element, stops 14a, b being provided for overload protection, as in the exemplary embodiments already described.



  With the help of the adjusting screw 33, the measuring ball head 34 can be adjusted to the dimensions of the respective sample III. 5 shows a sample with a larger diameter, in FIG. 6 one with a smaller diameter.



   A wire spring clip 35 is provided to generate the contact pressure for the device. The spring clip is mounted in a recess 36 of the measuring cutting edge 31 and on bolts 37a, b which are fastened to the holder 32. Instead of the bolts 37a, b, suitably arranged recesses can also be provided on the holder 32.

 

   For exact mounting of the transducer on the sample, especially in dynamic processes, elastic guide elements 38 and 39 are provided which, due to their elasticity, also allow the transducer to be held perfectly on the sample even with large deformations. The guide 38 is fastened on the measuring cutting edge 31 and carries a recess adapted to the shape of the sample. The guide 39 is fastened between the measuring ball head 34 and the adjusting screw 33 and also has a recess.



  These recesses allow the transducer to be secured against rotation during round specimens.


    

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zur Messung von Verformungen oder mechanischen Beanspruchungen an einem Werkstoff oder einem Bauteil, mit einem bügelförmigen Messelement, das aus einem Federelement besteht, auf dem Dehnungsmessstreifen angeordnet sind und mit Verbindungselementen zur Verbindung des Messelements mit dem zu prüfenden Werkstoff oder Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) U-förmig mit geraden Elementabschnitten (2a, b, 3) ausgebildet ist und dass die Verbindungsstellen zwischen den Elementabschnitten (2a, b, 3) mit Anflächungen versehene Verstärkungen (4a, b) aufweisen.  PATENT CLAIMS 1.Device for measuring deformations or mechanical stresses on a material or a component, with a bow-shaped measuring element, which consists of a spring element, on which strain gauges are arranged and with connecting elements for connecting the measuring element to the material or component to be tested, characterized that the spring element (1) is U-shaped with straight element sections (2a, b, 3) and that the connection points between the element sections (2a, b, 3) have reinforcements (4a, b) provided with flats. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Elementabschnitte für die Anbringung auswechselbarer Verbindungselemente (I, II), wie Schneiden- oder Pfannenelemente (Ila, b, 21 a, b, 31,32) ausgebildet sind.  2. Device according to claim 1, characterized in that the free ends of the element sections for attaching interchangeable connecting elements (I, II), such as cutting or pan elements (Ila, b, 21 a, b, 31, 32) are formed. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) im wesentlichen als einstückiges, dünnes Blattfederelement mit zwei verstärkten Stellen ausgebildet ist.  3. Device according to claim 1, characterized in that the spring element (1) is designed essentially as a one-piece, thin leaf spring element with two reinforced points. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden der Elementabschnitte Anschläge (14a, b) zur Begrenzung des Messweges angeordnet sind.  4. The device according to claim 1, characterized in that stops (14a, b) are arranged at the free ends of the element sections to limit the measuring path. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) über federnde Befestigungselemente (12a, b; 24; 35) mit dem zu prüfenden Bauteil (III) verbindbar ist und dass die federnden Befestigungselemente (12a, b; 24,35) an den auswechselbaren Verbindungselementen (I, II) angeordnet sind und diese an den zu prüfenden Bauteil (III) andrücken.  5. The device according to claim 2, characterized in that the spring element (1) via resilient fastening elements (12a, b; 24; 35) can be connected to the component to be tested (III) and that the resilient fastening elements (12a, b; 24, 35) are arranged on the interchangeable connecting elements (I, II) and press them onto the component (III) to be tested. 6. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Befestigungselemente (12a, b; 24; 35) als Drahtfederbügel ausgebildet sind.  6. The device according to claim, characterized in that the resilient fastening elements (12a, b; 24; 35) are designed as wire spring clips. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbügel (12a, b) in Bohrungen (13a, b) der mit dem Federelement (1) verbundenen Schneidenelemente (1 la, b) eingreifen.  7. The device according to claim 6, characterized in that the spring clips (12a, b) engage in bores (13a, b) of the cutting elements (1 la, b) connected to the spring element (1). 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbügel (24,35) in Ausnehmungen (23,36) der Verbindungselemente (I, II) angeordnet sind und diese auseinander- oder zusammendrücken.  8. The device according to claim 6, characterized in that the spring clips (24, 35) are arranged in recesses (23, 36) of the connecting elements (I, II) and push them apart or together. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenelemente (1 la, b) auf ihren Innenseiten einander gegenüberliegende Anflächungen (15a, b) für die Aufnahme von Endmassen (16) aufweisen und dass die Schneidenelemente (1 ja, b) mit Federklammern (17) an die Endmasse (16) andrückbar sind.  9. The device according to claim 2, characterized in that the cutting elements (1 la, b) on their inner sides have opposing flats (15a, b) for receiving final dimensions (16) and that the cutting elements (1 yes, b) with Spring clips (17) can be pressed against the final mass (16). 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federklammern (17) als Halteelemente für die Endmasse (16) ausgebildet sind.  10. The device according to claim 9, characterized in that the spring clips (17) are designed as holding elements for the final mass (16). Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Verformungen oder mechanischen Beanspruchungen an einem Werkstoff oder einem Bauteil, mit einem bügelförmigen Messelement, das aus einem Federelement besteht, auf dem Dehnungsmessstreifen angeordnet sind und mit Verbindungselementen zur Verbindung des Messelements mit dem zu prüfenden Werkstoff oder Bauteil.  The invention relates to a device for measuring deformations or mechanical stresses on a material or a component, with a bow-shaped measuring element consisting of a spring element on which strain gauges are arranged and with connecting elements for connecting the measuring element to the material or component to be tested. Bei einer bekannten Vorrichtung zur Messung von Bean spruchungen an Elastomeren (US-PS 2 815 424) besteht das Messelement aus einem kreisförmig gebogenen Federelement, auf dessen Oberseite Dehnungsmessstreifen angeordnet sind.  In a known device for measuring bean stresses on elastomers (US Pat. No. 2,815,424) there is Measuring element made of a circularly curved spring element, on the upper side of which strain gauges are arranged. Die Enden des Federelements weisen zwei kurze, parallele Abschnitte auf, an denen Nadeln zur Befestigung der Vorrichtung auf einem Kunststoffbeutel angeordnet sind. Bei dieser Vorrichtung sind die Dehnungsmessstreifen auf der Aussenseite einer gekrümmten Fläche befestigt. Die Zuführungsleitungen zu den Dehnungsmessstreifen können leicht beschädigt werden. Die Art der Befestigung der Vorrichtung an dem zu prüfenden Werkstoff ist nur für bestimmte Materialien geeignet.  The ends of the spring element have two short, parallel ones Sections on which needles for fastening the device are arranged on a plastic bag. In this device, the strain gauges are attached to the outside of a curved surface. The supply lines to the strain gauges can easily be damaged. The type of attachment of the device to the material to be tested is only suitable for certain materials. Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung dieser Art und bei einer Vorrichtung zur Messung von Längenänderungen oder Bewegungen zwischen zwei Punkten sind U-förmige Messelemente mit Dehnungsmessstreifen vorhanden (US-PS 2 316 975 und 3 171 276). Die sichere Befestigung der Zuführungsleitungen zu den Dehnungsmessstreifen bereitet hier ebenfalls Schwierigkeiten. Die Messelemente lassen nur geringe Verformungen zu. Zur Befestigung des Messelements auf dem zu prüfenden Bauteil ist eine bestimmte Befestigungsart vorgesehen, so dass die Einsatzmöglichkeit solcher Vorrichtungen begrenzt ist.  In another known device of this type and in a device for measuring changes in length or movements between two points, there are U-shaped measuring elements with strain gauges (US Pat. Nos. 2,316,975 and 3,171,276). The secure attachment of the feed lines to the strain gauges also creates difficulties here. The measuring elements only allow slight deformations. A certain type of fastening is provided for fastening the measuring element to the component to be tested, so that the possibility of using such devices is limited. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die in einer Brückenschaltung zusammenschaltbaren Dehnungsmessstreifen leicht anzubringen sind und die Zuführungsleitungen zu den Dehnungsmessstreifen einfach und sicher befestigt werden können. Die Vorrichtung soll für verschiedene Einsatzfälle, z.B. für die Messung von Dehnungen, Verformungen, Rissaufweitungen, Spannungen usw. bei hohen Frequenzen und Formänderungsgeschwindigkeiten verwendbar sein.  The object of the present invention is to provide a device of the type mentioned at the beginning, in which the strain gauges which can be connected in a bridge circuit are easy to attach and the supply lines to the strain gauges can be easily and securely attached. The device is intended for various applications, e.g. can be used for the measurement of strains, deformations, crack expansion, stresses, etc. at high frequencies and deformation rates. Die Vorrichtung soll hierbei an dem zu prüfenden Bauteil leicht anbringbar und abnehmbar sein. Das Messelement soll kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht sowie eine möglichst hohe Elastizität aufweisen. The device should be easy to attach and detach to the component to be tested. The measuring element should have small dimensions and a low weight as well as the highest possible elasticity. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Federelement U-förmig mit geraden Elementabschnitten ausgebildet ist und dass die Verbindungsstellen zwischen den Elementabschnitten mit Anflächungen versehene Verstärkungen aufweisen. Zweckmässigerweise sind hierbei die freien Enden der Elementabschnitte für die Anbringung auswechselbarer Verbindungselemente, wie Schneiden- und Pfannenelemente, ausgebildet, wobei das Federelement im wesentlichen als einstückiges, dünnes Blattfederelement mit zwei verstärkten Stellen ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen. Die Vorteile der erfindungsgemässen Lösung ergeben sich im wesentlichen aus der Aufgabestellung.  This object is achieved according to the invention in that the spring element is U-shaped with straight element sections and in that the connection points between the element sections have reinforcements provided with flats. The free ends of the element sections are expediently designed for the attachment of interchangeable connecting elements, such as cutting and socket elements, the spring element being designed essentially as a one-piece, thin leaf spring element with two reinforced points. Advantageous refinements of the invention result from the further dependent claims. The advantages of the solution according to the invention essentially result from the task. Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher dargestellt und erläutert. Es zeigen Fig. l ein U-förmiges Messelement Fig. 2 und 3 einen Dehnungsaufnehmer mit angebauten Schneidenelementen, Endanschlägen, Drahtfederbügeln, An flächungen für Endmasse und Federklammern (Fig. 2 Längsschnitt, Fig. 3 Querschnitt) Fig. 4 Rissaufweitungsaufnehmer (Teilschnitt) Fig. 5 und 6 Schnittdarstellungen eines Querdehnungsaufnehmers Das Messelement nach Fig. list als U-förmiges Federelement 1 ausgebildet und besteht aus den Schenkeln 2a, b, der Querverbindung 3 zwischen den Schenkeln und Verstärkungen 4a, b, die zwischen den Schenkeln und der Querverbindung angeordnet sind.  The invention is illustrated and explained below using exemplary embodiments in the drawings. Show it Fig. L is a U-shaped measuring element 2 and 3 a strain transducer with attached cutting elements, end stops, wire spring clips, at flats for the end mass and spring clips (Fig. 2 longitudinal section, Fig. 3 cross section) Fig. 4 crack expansion transducer (partial section) 5 and 6 are sectional views of a transverse extensometer The measuring element according to Fig. List designed as a U-shaped spring element 1 and consists of the legs 2a, b, the Cross connection 3 between the legs and reinforcements 4a, b, which are arranged between the legs and the cross connection. Die verstärkten Stellen 4a, b weisen je zwei in einem Winkel von etwa 90 zueinander angeordnete Anflächungen 6a, b auf, an denen elektrische Anschluss- und Abgleichelemente sowie mechanische Schutzvorrichtungen befestigt werden können (siehe Fig. 2). Die verstärkten Stellen 4a, b und die Anflächungen 5a, b können auch eine gegenüber der Darstellung in Fig. 1 abgeänderte Form aufweisen. An der Querverbindung 3 sind beidseitig Dehnungsmessstreifen **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**. The reinforced points 4a, b each have two flats 6a, b arranged at an angle of approximately 90 to one another, to which electrical connection and adjustment elements as well as mechanical protective devices can be attached (see FIG. 2). The reinforced positions 4a, b and the flats 5a, b can also have a shape that is different from the illustration in FIG. 1. Strain gauges are on both sides of the cross connection 3 ** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.
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EP0492881A2 (en) * 1990-12-24 1992-07-01 General Electric Company Probe for an extensometer

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EP0492881A2 (en) * 1990-12-24 1992-07-01 General Electric Company Probe for an extensometer
EP0492881A3 (en) * 1990-12-24 1992-12-02 General Electric Company Probe for an extensometer

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