CN109716100A - 材料样品、用于确定样品几何形状的方法、用于测定材料特性和/或材料特征值的方法、材料的应力应变曲线和产品 - Google Patents
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Abstract
一种用于在负载试验中测定材料特性和/或材料特征值的材料样品(100)，其特征在于，材料样品(100)包括能塑性变形的主变形部段(108)、能弹性变形的变形部段(112)和能塑性变形的次变形部段(114)，其中考虑到样品物料、物料尺寸、测量方法和/或负载速度，使主变形部段(108)、能弹性变形的变形部段(112)和次变形部段(114)彼此协调，以便即使在高应变速率的情况下，也能够实现减振地测定形变力；一种用于确定此类材料样品(100)的样品几何形状的方法；一种用于借助于此类材料样品(100)，在负载试验中测定材料特性和/或材料特征值的方法；材料的应力应变曲线，其中借助于此类材料样品来测定应力应变曲线；以及一种产品，其中使用借助于此类材料样品测定的材料特征值来设计该产品。
Description
说明书
本发明涉及一种用于在负载试验中测定材料特性和/或材料特征值的材料样品。此外，本发明还涉及一种用于确定材料样品的样品几何形状的方法。此外，本发明还涉及一种用于借助于材料样品，在负载试验中测定材料特性和/或材料特征值的方法。此外，本发明还涉及材料的应力应变曲线。此外，本发明还涉及一种产品。
在产品开发过程中，例如在汽车制造或者飞机制造中，通常材料被使用直至达到承载能力的极限。在碰撞负载下评估部件的承载能力要求可靠且可复制地测量材料特征值，并且要求同时考虑到高达超过1000 1/s的高形变速度或者说应变速率的足够精确的材料模型。
通常，通过具有比较缓慢的机器横梁速度的准静态拉伸压缩测试机来测量处于约10-41/s至约10-11/s的准静态范围内的材料数据，特别是应力应变曲线。对于比较高的速度，使用伺服液压测试仪，其机器横梁的速度可达到20m/s。由此，在正确配置的样品几何形状下，可以实现高达超过10001/s的应变速率。
伺服液压机在试验技术的操作和数据分析方面是简单的。机器横梁的高速被传递到样品上。这会产生类似冲击的负荷：冲击波或者说应力波通过样品和样品周边的零部件传播，并且在阻抗变化处和材料过渡区被反射。由此产生整个机器-样品夹头-样品系统的振动，这也被称为系统振动。常规样品几何形状的缺点在于，通过机器的测力单元或者其它测量设施诸如应变片(DMS)等测得的力信号强烈震荡，使得自特定的机器速度起，约2.5m/s，不再可能分离开系统振动和在样品上作用的实际的力，此2.5m/s的机器速度对应于ISO样品DIN EN ISO 26203-2；2012-01的大约100 1/s的应变速率。
已经开发出若干解决方案，包括不通过机器的测力单元在样品架上测量力，而是直接通过DMS在样品的未变形区域上测量力。、当平均应变速率在200 1/s应变速率范围内时，可以由此获得得到改善的力信号，其质量基本可以接受。然而，自200 1/s的应变速率起，出现的振动再次降低了信息质量。
在此，通常使用圆形或者扁平拉伸试样，其几何形状(长度、宽度和外形)是标准化的。它们主要由较窄及其较薄的、应发生塑性变形的区域和不得发生任何塑性变形的样品肩部区域构成，其中可以通过样品肩部区域，将样品夹紧在样品架上。
为了在应变速率在大于500 1/s至1000 1/s的范围内的极高的负载速度下测定材料数据，主要使用分离式霍普金森杆(SHPB)。在此使用的是极小的样品。SHPB的优点在于：可达到远高于1000 1/s的高应变速率，而不会使得系统振动干扰测量。相应地，所测得的力量值没有震荡，并且非常适用于应力应变曲线的计算。然而，缺点在于，由于测量技术，仅可测量约0.2至约0.3的较小应变。更严重的缺点是同一种物料的非常不同的测量结果。借助于FEM分析进行的关于样品几何形状对变形区域中的与此相关的应力分布和应变分布的影响已经表明，在SHPB试验中，许多用于计算实验结果的基础假设在实际中都是无效的：在极小的样品中，与假设的条件不同，应力和应变的分布不是均匀的，并且不总能达到准静态平衡。因此违反了使用该技术进行有效计算的基本前提条件。这会导致高估形变及其所测定的应力的偏差。在伺服液压拉伸测试机上的拉伸试验过程中，不会在拉伸样品中出现上述现象。
基于此原因，当将试验技术从伺服液压测试仪改为SHPB时，测得的“貌似的”物料性能发生显著变化。结果不一致，连续。这些严重的差异从物理学来说是没有根据的。因此，通过用于较低应变速率的准静态测试机、用于中等应变速率的伺服液压测试机和用于高应变速率的SHPB这三种试验技术来进行材料数据的整体测定是不可行的。
迄今为止，人们尚无法对从准静态的10-41/s到高动态的1041/s乃至更高的应变速率，在相同条件下，用统一的样品几何形状，测量无震荡且一致的材料数据。试验技术和条件可以被理解为对于力、变形的测量，样品几何形状和大小以及样品在测试机上的安装。主要问题在于，力信号有强烈的振动/波动，这些振动/波动要归因于样品和拉伸压力测试机中的系统振动。
制定FAT(德国汽车工业技术研发协会)指南是为了可靠地确定用于汽车行业碰撞模拟的、与碰撞相关的、取决于应变速率的材料特征值，FAT指南通过带有演示组件的碰撞测试和碰撞模拟进行了验证。本指南中的规范使得可以在具有高速拉伸试验设备的不同实验室中，以统一的标准化方式，测定针对应用的、面向材料模型的碰撞特征值，以作为用于碰撞模拟和用于构建物料数据库的输入数据，并为汽车材料创建可靠的数据库。因此，制定的指南有助于提高未来碰撞模拟的预测准确性，从而也有助于交通安全性。参考出版物W.:FAT-Richtlinie，，Dynamische Werkstoffkennwerte für dieCrashsimulation",in:MaterialsTesting,Vol.50(4),S.199-205,2008(W.：FAT指南，材料测试中的“用于碰撞模拟的动态材料特征值”，50(4)卷，第199-205页，2008)。
根据文献DE 10 2010 023 727 A1，已知了一种用于光学力测量的方法，其中固体的可弹性变形和/或已有弹性变形的区域由于力的作用，经受其几何形状的变化，其中光学地采集由于力的作用而引起的该区域的几何形状的变化，并且其中根据光学采集到的几何形状的变化，基于预先确定的、优选一对一的力-几何形状变化关系，计算引发几何形状变化的力。
根据文献DE 102 01 861 A1，已知了一种用于在材料样品上的动态拉伸试验中进行力测量的方法，它通过集成有至少一个测力传感器的测力单元，测量作用在材料样品上的力，其中，在测量前、测量过程中和测量后，测力单元都直接与材料样品相连。
本发明的目的在于，在构造上和/或在功能上改良开头提及的材料样品。此外，本发明的目的还在于，改良开头提及的方法。此外，本发明的目的还在于，改良开头提及的应力应变曲线。此外，本发明的目的还在于，在构造上和/或在功能上改良开头提及的产品。
根据现有技术中列出的问题，出现了这里提出的发明的问题。应开发一种方法，其通过用于机器、样品架、样品几何形状和测量方法的所有必要措施的组合，能够应用于从准静态10-41/s到动态1041/s或更高的整个应变速率范围。样品几何形状在此应该应用于整个应变速率范围内，以便排除由于测试样品几何形状的变化导致的材料特性的差异。样品上的力和变形的测量也必须是可比较的。
通过具有权利要求1的特征的材料样品实现该目的的解决方案。
材料样品可以应用在测试装置中。测试装置可以是机电通用测试机或者伺服液压测试机。
材料样品可以由金属、金属合金、钢、钢合金、轻金属、轻金属合金、非金属、有机材料、塑料、无机材料和/或复合材料制成。主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段可以由同一物料制成。这种材料样品可被称为均匀的。主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段可以由不同的物料制成。这种材料样品可被称为非均匀的。
材料样品可以具有纵向轴线。主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段可沿纵向轴线布置。能弹性变形的变形部段可以被布置在主变形部段和次变形部段之间。除了主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段之外，材料样品还可包括第一端部部段和第二端部部段。端部部段可以是样品肩部。端部部段可以在材料样品上，沿纵向轴线的延伸方向，布置在材料样品的彼此相对端部处。端部部段用于将材料样品夹紧在测试装置中。材料样品可以在第一端部部段和主变形部段之间包括第一过渡部段。材料样品可以在主变形部段和能弹性变形的变形部段之间包括第二过渡部段。能弹性变形的变形部段和次变形部段可以直接地彼此邻接。次变形部段可以是可局部变形的。材料样品可以横向于纵向轴线，部分地具有不同的宽度或者不同的直径。次变形部段上，材料样品可以包含一个收缩部。
第一端部部段可以被布置在第一过渡部段边上或者说主变形部段边上。第二端部部段可以被布置在次变形部段边上。第二端部部段可以用于牢固地夹紧材料样品。第一端部部段可以用于引入负载力或者说负载运动。
在对材料样品施加载荷时，主变形部段在负载力的作用下发生主要且塑性地变形。在对材料样品施加载荷时，塑性变形主要发生在主变形部段中。在对材料样品施加载荷时，能弹性变形的变形部段在负载力的作用下发生弹性变形。在对材料样品施加载荷时，次变形部段在负载力的作用下发生轻微塑性变形。在对材料样品施加载荷时，次变形部段可以在负载力的作用下发生轻微地局部变形。主变形部段的可塑性变形性、能弹性变形的变形部段的可弹性变形性和次变形部段的可塑性变形性能够定性地和/或定量地描述变形部段相对彼此的可变形性。在对材料样品施加载荷时，在负载力的作用下，断裂产生在主变形部段。
样品物料、物料尺寸、测量方法和/或负载速度会影响主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段的协调设计。样品物料、物料尺寸、测量方法和/或负载速度可以是材料样品的几何和力学设计的参数。主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段可以如此彼此协调，使得在执行负载试验时，在能弹性变形的变形部段处减少或者说避免振动。
材料样品可以在主变形部段处具有最小横截面。材料样品在能弹性变形的变形部段处的横截面可以大于在主变形部段处的横截面。这尤其适用于均质的材料样品。对于非均匀质地的材料样品而言，也可能存在与此有偏差的横截面比。
材料样品可以在次变形部段上具有截面缩减部。截面缩减部可以实施为凹槽开口和/或收缩部。可以借助于部分减小的物料厚度，实施截面缩减。
材料样品在主变形部段处必须满足以下几何和力学条件
其中
RmB1：主变形部段中的样品物料的抗拉强度；
AB1：主变形部段中的材料样品的横截面积；
RmB3：次变形部段中的样品物料的抗拉强度；
AB3：次变形部段中的材料样品的横截面积。
由此可以确保，变形主要发生在主变形部段。在主变形部段中测量样品形变，以计算应变。对于均质的、准各向同性的物料，例如钢或者铝，可以假设Rm在所有变形部段中都是相同的。在不均匀物料的情况下，必须区分主变形部段中的物料的抗拉强度和次变形部段中的物料的抗拉强度。这同样适用于屈服极限Rp0.2。
主变形部段的长度可以例如为20mm，以便在20m/s的机器速度下，达到1000 1/s的应变速率。然而，这可以根据应用情况而变化。在对材料样品施加载荷时，第一过渡部段和第二过渡部段必须在负载力的作用下，与主变形部段共同保持均匀的平面应力状态，直至收缩点。
材料样品在能弹性变形的变形部段处具有至少一个测量部段。该至少一个测量部段可以距主变形部段、距次变形部段并且距样品边缘具有定义的距离。
取决于待测试的物料和待测试的物料尺寸，该至少一个测量部段应距第二过渡部段并且距次变形部段具有定义的距离，由此，在至少一个测量部段中确保了均匀的应力分布。为了满足这些要求，至少一个测量部段同样应取决于待测试的物料和待测试的物料尺寸，距自由的样品边沿具有定义的距离。确切的几何尺寸，包括所提到的定义的距离都可取决于待测物料以及物料尺寸。
对于样品轮廓的造型设计布置，其主变形部段、第二过渡部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段应该如此进行设计，使得在能弹性变形的变形部段中，在试验持续进行时，散布有足够大而且均匀的应力场。该相关于区域横截面的应力场应能代表在整个试验进行的时间内产生的真实的瞬时试验荷载力。另外，此应力场还应满足所应用的测量设备的尺寸要求。
材料样品在能弹性变形的变形部段处必须满足以下几何和力学条件
或者说另外地表达为
其中
RmB1：主变形部段中的样品物料的抗拉强度；
AB1：主变形部段中的材料样品的横截面积；
Rp0,2B2：能弹性变形的变形部段中的样品物料的屈服强度或者说流变强度；
AB2：材料样品的在能弹性变形的变形部段中的横截面积。
由此确保了，在此只发生了纯粹的弹性变形。
材料样品在次变形部段处可以满足以下几何和力学条件
和
或者说对于均质物料，另外地表达为
其中
RmB1：主变形部段中的样品物料的抗拉强度；
AB1：主变形部段中的材料样品的横截面积；
Rp0,2B3：次变形部段中的样品物料的屈服强度或者说流变强度；
AB3：次变形部段中的材料样品的横截面积；
RmB3：次变形部段中的样品物料的抗拉强度。
用此方法确保，次变形部段发生轻微塑性变形，而在主变形部段始终还发生直至断裂的主变形。因此确保在次变形部段中的围绕凹槽开口和/或收缩部区域的样品区域发生轻微塑性变形，并且由此吸收并且转化振动能量，与此同时，主变形部段经受主变形。
主变形部段、第二过渡部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段的设计与配置对于低振动的和精确的力信号的测量是必不可少的。
次变形部段上的凹槽开口和/或收缩部可以至少部分地实施为椭圆形、矩形或圆形。次变形部段上的凹槽开口和/或收缩部的边界可以至少部分地实施为椭圆形、矩形或圆形。
材料样品可以具有圆形、椭圆形、多边形和/或四边形横截面。材料样品可以由板状材料制成。材料样品可以具有至少一个缺口。
此外，还通过具有权利要求9的特征的方法实现本发明的目的。
借助于有限元方法(FEM，Finite Element Method)，可以定义至少一个测量部段距主变形部段、距能弹性变形的变形部段以及距样品边缘的所需的距离。借助于FEM，可以确定样品轮廓，特别是主变形部段的、第二过渡部段的、能弹性变形的变形部段和次变形部段的样品轮廓。所需的距离可以替代地或者额外地通过实验确定。
此外，还通过具有权利要求10的特征的方法实现本发明的目的。
可以借助于应变片(DMS)测量或采集力的数值。DMS可以是预校准的。力的测量在能弹性变形的变形部段上进行。优选地，样品在此可以在两个面上分别配备有DMS，它们共同被布置形成半桥电路。由此，可以补偿高级模式，诸如二阶、三阶、四阶等模式的影响，这些高级模式主要通过结构弯折而形成。力的测量可以在材料样品的两面上进行。例如，也可以借助于光学方法采集力测量值。
可以单轴地、双轴地或者多轴地对材料样品施加拉力或者压力。材料样品可以优选地在10-4至1041/s间的很宽的应变速率范围内使用。
此外，还通过具有权利要求13的特征的应力应变曲线实现本发明的目的。
此外，还通过具有权利要求14的特征的产品实现本发明的目的。产品可以是工件。产品可以是中间产品。产品可以是成品。产品可以是汽车产品。产品可以是工业产品。
总而言之并且换言之，通过本发明得出了一种新的方法，此方法借助于新的样品几何形状可以在动态物料试验中进行低振动/波动的力的测量。
除了用于样品夹紧的两个样品肩部之外，样品还可以包括五个具有不同宽度或者说直径的变形部段，这些宽度或者说直径都小于样品肩部的宽度或者说直径。可以在第一端部部段上进行用于拉伸或压缩试验的力的引入，而在第二端部部段，样品必须被牢固地夹紧并且不可移动。主变形部段可以在宽度和厚度方向上具有最小尺寸。在该区域中应发生直至断裂的实际塑性形变。对于非均匀的材料，能弹性变形的变形部段可以在宽度和/或厚度方向上具有比主变形部段更大的尺寸。
在从第二过渡部段的半径过渡段的一端开始的待定义和测定的距离中，可以在样品中和/或样品边缘处引入开口，以进行截面缩减。该开口可以具有各种形状，例如椭圆形、矩形、圆形等，并且可以是任何复杂的形状。使样品处于振动状态的激发可以在次变形部段中被转换成塑性变形和位移。可以在能弹性变形的变形部段中和次变形部段中改变诸如动能、内部能(innere Arbeit)、体积力的做功和表面张力的做功的能量比，使得能够在能弹性变形的变形部段中进行无振动/波动的力测量。
主变形部段、第二过渡部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段的几何形状和物料特性都会对测试结果有强烈影响。必须遵守下列要求：
-第一过渡部段、主变形部段和第二过渡部段应如此设计，使得可以在主变形部段中保持均匀的平面应力状态，直至收缩点；
-主变形部段、第二过渡部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段的几何形状应如此适配于材料，使得在高速负荷的情况下，能识别出相较于传统几何形状有明显的振动/波动减小。第二过渡部段和能弹性变形的变形部段在此应设计得尽可能短，同时不会由此危及下列要求。次变形部段的最窄横截面相对于主变形部段的最窄横截面的比例应尽可能地如此选择，而使得不会在次变形部段中出现断裂；
-主变形部段、第二过渡部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段的几何形状应该对相应的材料如此进行设计，而使得能弹性变形的变形部段在试验持续时间中出现散布有足够大且均匀的应力场，针对于区域横截面，此应力场应该代表整个试验持续时间内真实的瞬时试验荷载，并且它还应符合所应用的测量设备的尺寸。
术语“可以/可”特别地说明本发明的可选特征。因此，分别存在包括一个或多个相应特征的本发明实施方案。
通过本发明，提高了测量值的信息质量。通过本发明，可以在很大程度上避免测量区中的系统振动，从而可以在此在没有叠加振动的情况下测量力信号。这一样品可以用在优选10-41/s至1041/s乃至更高的应变速率范围内。同时，可以使用所有常见的现有机器、样品架和/或测量方法。同一样品几何形状可以应用在整个应变速率范围内。由此排除了由于测试样品几何形状的变化导致的物料特性的偏差。样品上的力和变形的测量是可比较的。在远高于1000 1/s的有效应变速率下，可以几乎无震荡地测量例如最大1％ΔF的力信号。
在下文中，将参考附图，更详细地描述本发明的关于均质或均匀材料的实施方案。均质材料是其机械性能尽可能地与位置无关的材料，具有良好生产条件的金属材料就属于这种材料。对于复合材料和塑料以及纤维复合塑料，工件中的性能通常取决于位置。根据本说明书，得出进一步的特征和优点。这些实施方案的具体特征可以描绘本发明的一般特征。这些实施方案的与其它特征相关的特征也可以描绘本发明的单个特征。
图中示意性以及示例性地示出：
图1以全景图示出了一种材料样品，其包括主变形部段、能弹性变形的变形部段和次变形部段，并且示出了能弹性变形的变形部段和次变形部段的详细视图；
图2示出了材料样品上的力测量的对比，以及
图3示出了在以恒定的机器速度进行的拉伸试验过程中的应力应变曲线和应变速率的对应变化。
图1示出了材料样品100。材料样品100用于在负载试验中测定材料特征值。
材料样品100具有纵向轴线102。材料样品100相对于纵向轴线102对称。材料样品100具有第一端部部段104、第一过渡部段106、主变形部段108、第二过渡部段110、能弹性变形的变形部段112、次变形部段114和第二端部部段116。
端部部段104、116用于将材料样品100夹紧在测试装置中。在此，端部部段116用于固定的夹紧，而端部部段104用于引入测试装置的测试荷载或者说测试运动。材料样品100在端部部段104、116处具有最大宽度。材料样品100在主变形部段108处具有最小宽度。第一过渡部段106被实施为有从第一端部部段104到主变形部段108无突变地减小的宽度。在第一过渡部段106上存在有半径。
材料样品100在能弹性变形的变形部段112处的宽度比在主变形部段108处的宽度更大。第二过渡部段110被实施为有从主变形部段108到能弹性变形的变形部段112无突变地减小的宽度。在第二过渡部段110上存在有半径。材料样品100在第二变形部段112处具有测量区118。测量区118优选是具有长度l和宽度b的矩形。测量区118相对于第二过渡部段110具有距离l1，相对于次变形部段114具有距离l2，并且相对于材料样品100的外边缘120具有距离b1和b2。如前面已经描述过，上述距离和半径可以通过FEM或者试验来测定。
材料样品100在次变形部段114处具有凹槽开口122和收缩部126。凹槽开口122具有环形的内边缘124。
次变形部段114在凹槽开口122和收缩部126一侧上可局部变形。
在考虑到样品物料、测量方法和/或负载速度的情况下，借助于有限元法，确定材料样品100的几何形状。主变形部段108、能弹性变形的变形部段112和次变形部段114彼此如此协调，使得在执行负载试验时，在主变形部段108发生主要塑性变形，直至出现断裂，在能弹性变形的变形部段112发生弹性变形，并且在次变形部段114发生轻微塑性变形，其中在高应变速率的情况下，在能弹性变形的变形部段112处减少或者说避免振动。主变形部段108、能弹性变形的变形部段112和次变形部段114彼此协调，使得在能弹性变形的变形部段112中，在试验持续时间中，在测量区118内散布有足够大且均匀的应力场，针对于能弹性变形的变形部段112中的横截面，该应力场代表整个试验持续时间内真实的瞬时试验荷载，并且，它的大小符合所应用的例如应变片等测量设备的尺寸。
在主变形部段108中测量样品形变，以计算应变。在对材料样品100施加载荷时，第一过渡部段106和第二过渡部段110在负载力的作用下，与主变形部段108共同保持均匀的平面应力状态，直至收缩点。在对材料样品100施加载荷时，次变形部段在负载力的作用下发生轻微塑性变形，而主变形部段108还经受了直至断裂的主变形。通过围绕凹槽开口122和收缩部126的样品区域的轻微塑性变形，振动能量被转换并且振动减弱。
图2示出了材料样品上的力测量的对比。在图表200中，在x轴上绘制时间，在y轴上绘制力。在使用机器测力单元进行的测量时，如使用现有技术的材料样品，在拉伸试验中，在拉力的作用下，得到了具有明显信号波动的力曲线走向202。在使用应变片进行的测量时，如使用现有技术的材料样品，在拉伸试验中，在拉力的作用下，得到了力曲线走向204，其具有稍微减小但仍然明显的信号波动。在使用应变片进行的测量时，如使用根据本发明的材料样品，例如使用图1的材料样品100，在拉伸试验中，在拉力的作用下，得到几乎没有信号波动的力曲线走向206。
图3示出了一种应力应变曲线，其中包括应变速率的相应变化。在图表300中，在x轴上绘制真实的应变，在y1轴上绘制真实的应力，并且在y2轴上绘制真实的应变速率。在使用应变片进行的力测量中，使用本发明的材料样品，例如根据图1的材料样品100，得到了应力应变曲线走向302，和相应的应变速率曲线走向304，应变速率的变化是从100s-1到80001/s。
附图标记
100 材料样品
102 纵向轴线
104 第一端部部段
106 第一过渡部段
108 主变形部段
110 第二过渡部段
112 能弹性变形的变形部段
114 次变形部段
116 第二端部部段
118 测量区
120 外边缘
122 凹槽开口
124 内边缘
126 收缩部
200 图表
202 力曲线走向
204 力曲线走向
206 力曲线走向
300 图表
302 应力应变曲线走向
304 应变速率曲线走向。
Claims (14)
1.一种用于在负载试验中测定材料特性和/或材料特征值的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)包括能塑性变形的主变形部段(108)、能弹性变形的变形部段(112)和能塑性变形的次变形部段(114)，其中考虑到样品物料、物料尺寸、测量方法和/或负载速度，使所述主变形部段(108)、所述能弹性变形的变形部段(112)和所述次变形部段(114)彼此协调，以便即使在高应变速率的情况下，也能够实现减振地测定形变力。
2.根据权利要求1所述的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)在所述主变形部段(108)处具有最小的横截面，在所述能弹性变形的变形部段(112)处的横截面大于在所述主变形部段(108)处的横截面，并且在所述次变形部段(114)处具有截面缩减部，特别是凹槽开口(122)和/或收缩部(126)。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)在所述主变形部段(108)处满足以下几何和力学条件
其中
RmB1：所述主变形部段(108)中的样品物料的抗拉强度；
AB1：所述主变形部段(108)中的材料样品(100)的横截面积；
RmB3：所述次变形部段(114)中的样品物料的抗拉强度；
AB3：所述次变形部段(114)中的材料样品(100)的横截面积。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)在所述能弹性变形的变形部段(112)处具有至少一个测量部段(118)，取决于待测试的物料和待测试的物料尺寸，所述测量部段距所述主变形部段(108)、距所述次变形部段(114)并且距样品边缘(120)具有定义的距离。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)在所述能弹性变形的变形部段(112)处满足以下几何和力学条件
其中
RmB1：所述主变形部段(108)中的样品物料的抗拉强度；
AB1：所述主变形部段(108)中的材料样品(100)的横截面积；
Rp0,2B2：所述能弹性变形的变形部段(112)中的样品物料的屈服强度或者说流变强度；
AB2：材料样品(100)的在所述能弹性变形的变形部段(112)中的横截面积。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)在所述次变形部段(114)处满足以下几何和力学条件
和
其中
RmB1：所述主变形部段(108)中的样品物料的抗拉强度；
AB1：所述主变形部段(108)中的材料样品(100)的横截面积；
Rp0,2B3：所述次变形部段(114)中的样品物料的屈服强度或者说流变强度；
AB3：材料样品(100)的在所述次变形部段(114)中的横截面积；
RmB3：所述次变形部段(114)中的样品物料的抗拉强度。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的材料样品(100)，其特征在于，所述次变形部段(114)处的所述凹槽开口(122)和/或所述收缩部(126)至少部分地被设计为椭圆形、矩形或者圆形。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的材料样品(100)，其特征在于，所述材料样品(100)具有圆形的横截面，具有四边形横截面，由扁平产品制成，和/或具有至少一个凹口。
9.一种用于确定根据权利要求1至8中至少一项所述的材料样品(100)的样品几何形状的方法，其特征在于，在考虑到样品物料、物料尺寸、测量方法和/或负载速度的情况下，借助于有限元法，至少分段式地确定所述样品几何形状，使得在负载试验中，布置在所述能弹性变形的变形部段(112)上的测量区(118)上的机械应力是均匀的，并且代表整个试验持续时间内真实的瞬时测试荷载。
10.一种用于借助于根据权利要求1至8中至少一项所述的材料样品(100)，在负载试验中测定材料特性和/或材料特征值的方法，其中执行至少一个下列步骤：
-将测量设备布置在所述能弹性变形的变形部段(112)上；
-将所述材料样品(100)布置在测试装置上；
-对所述材料样品(100)施加载荷，并且在此时采集力的测量数据；
其特征在于，借助于电的应变传感器和/或光学方法，在布置在所述能弹性变形的变形部段(112)上的测量区(118)上进行力的测量。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述材料样品(100)的两个面上进行所述力测量。
12.根据权利要求10至11中至少一项所述的方法，其特征在于，单轴地、双轴地或者多轴地对所述材料样品(100)施加拉力或者压力。
13.一种材料的应力应变曲线，其特征在于，借助于根据权利要求1至8中至少一项所述的材料样品(100)来测定所述应力应变曲线。
14.一种产品，其特征在于，使用借助于根据权利要求1至8中至少一项所述的材料样品(100)测定的材料特征值来设计所述产品。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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