DD141571A1

DD141571A1 - DEVICE FOR TESTING THE STRENGTH OF CROWNED FLUFFY KOERPERS

Info

Publication number: DD141571A1
Application number: DD21070679A
Authority: DD
Inventors: Joachim Koehler
Original assignee: Joachim Koehler
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1979-01-30
Publication date: 1980-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung der Festigkeit gekrümmter flächenhafter Körper, insbesondere von Segmenten zylindrischer Hohlkörper aus Kunststoffmischungen, Sie hat das Ziel, eine den in der Praxis herrschenden Druckverhältnissen voll entsprechende und mit geringem Material- und'Kostenaufwand realisierbare Festigkeitsprüfung, insbesondere von Kunststoffrohren und -behältern, zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei gegeneinander in gleichem Winkel zueinander stehenden Zugarmen 1, die an ihren Enden mit Spannbacken 3 zur Aufnahme eines Prüfkörpers 2 versehen sind und einem senkrecht stehenden Stempel 5 mit einer, dem Krümmungsradius des Prüfkörpers entsprechend gewölbten oberen Begrenzungsfläche 6 sowie bekannten Kraftmeßeinrichtungen 7, 8,The invention relates to a device for testing the Strength of curved planar body, in particular of segments cylindrical hollow body made of plastic mixtures, it has the goal a full in the prevailing pressure conditions appropriate and with low material and'Kostenaufwand feasible strength test, in particular of plastic pipes and containers. The device according to the invention consists in essentially of two against each other at the same angle to each other standing towers 1, which at their ends with clamping jaws 3 for receiving a test piece 2 are provided and a vertical punch 5 with a, the radius of curvature of the specimen accordingly curved upper boundary surface 6 and known force measuring devices 7, 8,

Description

10 7110 71

Titel der ErfindungTitle of the invention

Vorrichtung zur Prüfung der Festigkeit gekrümmter flächenhafter KörperDevice for testing the strength of curved planar bodies

f\ _ ' . - ' . f. - '.

\J Anwendungsgebiet der Erfindung \ J Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung gekrümmter flächenhafter Körper _} insbesondere von S*egmenten zylindrischer Hohlkörper aus Kunststoffmischungen.The invention relates to a device for testing body curved _areal} particular S * egmenten cylindrical hollow body made of plastic mixtures.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist eine große Anzahl von Vorrichtungen bekannt, um Materialien für die Herstellung von Rohren und Behältern, die einem bestimmten Innendruck standhalten müssen, hinsichtlich ihrer Festigkeits- und Dehnungseigenschaften zu beurteilen. Das erfolgt z. B. durch Einspannen von Probestreifen in Zerf") reißmaschinen, Bestimmung der Streckgrenze durch radiales w' Aufweiten von ringförmigen Prüfkörpern bzw. Ermittlung des Berstdruckes durch Einleiten von Öl oder Druckwasser. Außer der Berstdruckprüfung ist den meisten damit praktizierten Meßverfahren gemeinsam, daß sie einen bekannten und ständig gleichbleibenden Elastizitätsmodul des Probekörpers zur Voraussetzung haben, was bei der zunehmenden Bedeutung anisotroper - z. B. glasfaserverstärkter - Kunststoffmischungen . für die' Herstellung von Rohren bzw. Behältern nicht der Fall ist. Darüberhinaus werden bei der Durchführung von Zerreißproben weitestgehend nicht die in einer gekrümmten Fläche herrschenden physikalischen Verhältnisse erfaßt, da die Prüf-There are a large number of devices known to judge materials for the production of pipes and containers that must withstand a certain internal pressure, in terms of their strength and elongation properties. This is done z. Tearing of test specimens by radial w 'expansion of annular test specimens or determination of the bursting pressure by introducing oil or pressurized water In addition to the bursting pressure test, most of the measuring methods practiced in common with them are known and constant modulus of elasticity of the test specimen are required, which is not the case with the increasing importance of anisotropic - eg glass-fiber reinforced - plastic mixtures for the production of pipes or containers of a curved surface, since the test equipment

streifen in ihrer Zerreißzone einer ebenen Fläche entsprechen. Bei der Berstdruckprüfung ist es wiederum erforderlich, Prüfkörper zu verwenden, die in ihren Dimensionen dem später zu verwendenden Gegenstand weitgehend entsprechen. Da aber jeder Berstversuch grundsätzlich mit der Zerstörung des Prüfkörpers endet, sind diese Prüfverfahren mit hohem Material-, Zeit- und Arbeitsaufwand verbunden, wozu weiterhin erhebliche Kosten für die Innenabdichtung der Prüfkörper vor dem Berstversuch kommen.strip in their tensile zone correspond to a flat surface. In the burst pressure test, it is again necessary to use specimens that correspond in size to the object to be used later largely. However, since each bursting test basically ends with the destruction of the specimen, these test methods are associated with high material, time and labor, including continuing to incur significant costs for the inner sealing of the specimens before the bursting test.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, eine den in der Praxis herrschenden Druckverhältnissen voll entsprechende und mit geringem Material- und Kostenaufwand realisierbare Festigkeitsprüfung, insbesondere von Kunststoffrohren und -behältern, zu ermöglichen.The aim of the invention is to make it possible to carry out a strength test, in particular of plastic pipes and containers, which is fully compliant with the pressure conditions prevailing in practice and which can be realized with a low cost of materials and costs.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht.deshalb in der Entwicklung . einer Vorrichtung, mit deren Hilfe die Belastung gekrümmter flächenhafter Körper bei Innendruck simuliert und unabhängig vom Elastizitätsmodul des Materials gemessen werden kann. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei gegeneinander in gleichem Winkel zueinander stehenden, schwenkbar gelagerten, längenveränderlichen - beispielsweise teleskopartig ausgebildeten - Zugarmen, die an ihren Enden mit Spannbacken versehen sind, welche zur kraftschlüssigen Aufnahme einesJPrüfkörpers und zu dessen Sicherung während des Prüf-Vorganges besonders gestaltet sind. Die Lagerböcke für die Zugarme sind zweckmäßigerweise derart angeordnet, daß bei jedem Krümmungsradius und während der Belastung des Prüfkörpers der Neigungswinkel des Zugarmes denf Neigungswinkel der Tangente des Prüfkörpers an den Einspannstellen entspricht. In der Symmetrieebene zwischen den Zugarmen befin-The object of the invention consists, therefore, in development. a device with which the load of curved planar body can be simulated at internal pressure and measured independently of the modulus of elasticity of the material. This device according to the invention consists of two opposite each other at the same angle, pivotally mounted, variable in length - for example, telescopically trained - pulling arms, which are provided at their ends with clamping jaws, which are designed for frictionally receiving a Prüfkörpers and its assurance during the testing process , The brackets for the traction arms are suitably arranged such that at each radius of curvature and during the load of the specimen of the inclination angle of the tension arm denf inclination angle of the tangent of the specimen corresponds to the clamping points. In the plane of symmetry between the towers

—· 3 —- · 3 -

det sich ein auf einem Fundament austauschbar verankerter Stempel, dessen obere, dem Krümmungsradius des Prüfkörpers entsprechend gewöibte Begrenzungsfläche so gestaltet ist, daß die zwischen ihr und dem Prüfkörper wirkenden Reibungskräfte so gering wie möglich gehalten werden können. Zur Messung der Druck- bzw, Zugkräfte sind im Fuß des Stempels und in" einem der beiden Zugarme bekannte Kraftmeßeinrichtungen zur Registrierung der auf die Querschnittsfläche des Prüfkörpers und • · auf den Stempel wirkenden Kräfte angebracht. Dabei sind die Skalen dieser Meßgeräte so geeicht, daß die Kräfte jeweils auf die Flächeneinheit bezogen gemessen werden, wobei das auf (' ι dem Zugarm befindliche Meßgerät die Tangentialspannung, die ^y-^J Kraftmeßeinrichtung des Stempels den jeweils entsprechenden,det a stamp on a foundation interchangeable anchored stamp whose upper, the curvature radius of the test specimen gewöibte corresponding boundary surface is designed so that the frictional forces acting between it and the specimen can be kept as low as possible. For measuring the compressive or tensile forces, known force measuring devices for registering the forces acting on the cross-sectional area of the test specimen and the stamp are mounted in the base of the stamp and in one of the two traction arms the forces are respectively measured based on the area unit, the measuring device located on the traction arm being the tangential tension, the ^y - ^J force measuring device of the punch corresponding to

auf den Prüfkörper wirkenden Innendruck anzeigt. Als Prüfkörper werden erfindungsgemäß Materialse"gmente von gleicher Krümmung und Wandstärke wie der später aus diesem Material herzustellende Gegenstand verwendet, auf deren konvexer Fläche Dehnungsmeßstreifen zur gleichzeitigen Ermittlung des SIa- : Btizitätsmoduls angebracht werden können. Die Enden des Prüfkörpers sind erfindungsgemäß derart ausgebildet., daß sie während des PrüfVorganges kraftschlüssig in die Spannbacken eingreifen. Der PrüfVorgang erfolgt, indem der in die Backen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingespannte Prüfkörper durchindicates internal pressure acting on the test specimen. According to the invention, the test specimens used are material segments of the same curvature and wall thickness as the object to be produced later from this material, on the convex surface of which strain gauges can be attached for the simultaneous determination of the modulus of elasticity During the test procedure, they engage in force fit in the clamping jaws

die Verkürzung der Zugarme über den Stempel bis zu seiner Zer-( ·) j störung tangential gezogen wird.the shortening of the pulling arms is pulled tangentially over the punch until it breaks down.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird mit geringem Aufwand mittels Simulation der in der Praxis herrschenden Druckverhältnisse eine exakte Messung der Tangentialspannung, des ihr entsprechenden Innendruckes sowie - im Bedarfsfall - des Elastizitätsmoduls der zu verwendenden Materialien erreicht. Der Aufwand für die Bereitstellung der verschiedenen, den Radien der Prüfkörper entsprechenden Stempel ist aufgrund der begrenzten Anzahl standardisierter Nennweiten für Rohre und Behälter vertretbar. Die Vorrichtung eignet sich für Prüfkörper, die späteren Nennweiten von ΐ= 200 mm 0 entsprechen.The inventive device is achieved with little effort by means of simulation of the pressure conditions prevailing in practice, an exact measurement of the tangential, their corresponding internal pressure and - if necessary - the modulus of elasticity of the materials to be used. The expense of providing the various stamps corresponding to the radii of the specimens is justifiable due to the limited number of standardized nominal diameters for tubes and containers. The device is suitable for test specimens that correspond to later nominal diameters of ΐ = 200 mm 0.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der beigefügten Zeichnung zeigtThe invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the attached drawing shows

Figur 1 eine Ansicht der PrüfvorrichtungFigure 1 is a view of the tester

Figur 2 einen Prüfkörper in gestreckter Länge und seine Einspannung2 shows a test specimen in the extended length and its restraint

Figur 3 einen Querschnitt durch den Prüfkörper entlang der Linie A-A der Figur 23 shows a cross section through the test specimen along the line A-A of Figure 2

Der Prüfkörper 2 - für das Ausführungsbeispiel etwa 1/6 des , späteren Behälterumfanges ~ ist hier bereits in die Spann-./ backen 3 der Vorrichtung eingespannt. Die Sicherung 9 verhindert ein Herauswinden des Prüfkörpers aus der Einspannung unter Belastung, Die konkave Fläche des Prüfkörpers wird von dem Stempel 5 unterstützt, auf dessen konvexer,-an den Prüfkörper angrenzenden Fläche eine Schicht Kugeln oder Nadeln 6 angebracht ist, was eine fast reibungslose Lagerung des Prüfkörpers auf dem Stempel gewährleistet. Der Stempel wird von einem Fuß 10,. in den ein Kraftmesser 8 eingebaut und der mit dem Untergrund starr verbunden ist, getragen. Die Spannbacken sind über den Kraftmesser 7 mit dem im Lagerbock A beweglich angeordneten teleskopartigen Zugarm 1 verbunden, der auf verschiedene, bereits bekannte Art und 'Weise,, vorzugsweise hy-) draulisch, verkürzt oder verlängert werden kann. Anschlußleitung 11 ist die Zuleitung für das Arbeitsmedium der Hydraulik. Damit die Prüfvorrichtung für Prüfkörper verschiedener Wennweiten von Rohrleitungen oder Behältern angewandt werden kann, ist der Stempel 5 gegen solche mit anderen Krümmungsradien austauschbar, ebenso sind die Spannbacken 3 in bestimmten Bereichen der Größen der Prüfkörper austauschbar. Aus dem gleichen Grunde sind die Lagerblöcke 4- in der Hauptachse der Vorrichtung verschiebbar fixiert.The test piece 2 - for the embodiment about 1/6 of the, later container circumference ~ is here already clamped in the clamping / baking 3 of the device. The concave surface of the specimen is supported by the punch 5, on the convex, -an adjacent to the specimen surface, a layer of balls or needles 6 is attached, resulting in an almost frictionless storage of the specimen on the stamp guaranteed. The stamp is from a foot 10 ,. in which a dynamometer 8 installed and which is rigidly connected to the ground, worn. The clamping jaws are connected via the dynamometer 7 with the movable in the bearing block A telescopically pulling arm 1, which can be in various, already known manner and 'manner, preferably hy- draulic, shortened or lengthened. Connecting line 11 is the supply line for the working medium of the hydraulics. So that the test apparatus for test specimens of different durations of pipes or containers can be used, the punch 5 is exchangeable with those with other radii of curvature , as are the jaws 3 in certain areas of the sizes of the test pieces interchangeable. For the same reason, the bearing blocks 4 are slidably fixed in the main axis of the device.

Werden die Zugarme 1 beiderseitig gleichmäßig verkürzt, so übt der Prüfkörper 2 auf den Stempel 5 einen Druck aus, der dem Innendruck des Hohlkörpers entspricht und vom Kraft- 'If the tension arms 1 are shortened uniformly on both sides, then the test piece 2 exerts on the punch 5 a pressure corresponding to the internal pressure of the hollow body and of the force '

messer 8 gemessen wird. Durch die damit verbundene Aufweitung entstehen im Prüfkörper Spannungen, die am Innenrand größer als am Außenrand .sind. · · Auf der Skale des Kraftmessers 7 wird die mittlere im Prüfkörper auftretende Spannung angezeigt. Durch Addition eines Bruchteils m (0,5 <- m ^ 1) des am Kraftmesser 8 angezeigten Innendruckes kann die an der konkaven Seite (Innenseite) des Prüfkörpers auftretende größte Zugspannung leicht ermittelt werden.8 is measured. As a result of the associated expansion, stresses arise in the test specimen which are larger at the inner edge than at the outer edge. · · On the scale of the force gauge 7, the average tension occurring in the test specimen is displayed. By adding a fraction m (0.5 <- m ^ 1) of the internal pressure displayed on the dynamometer 8, the largest tensile stress occurring on the concave side (inner side) of the test specimen can be easily determined.

Claims

claim

1. A device for testing the strength of curved planar body, in particular of segments cylindrical hollow body made of plastic mixtures, characterized in that two mutually equal angle, pivotally mounted, variable-length tension arms (1), at their ends with the frictional recording of a specimen ( 2) formed clamping jaws (3) are provided

and in its plane of symmetry a vertical punch (5) with a, the radius of curvature of the specimen; \ domed correspondingly and for maximum reduction J) of the friction forces to the specimen (2) specially designed upper boundary surface (6) and 'known Kraftmeßeinrichtungen (7? 8) are arranged,

2. Device according to item 1, characterized in that the tension arms (1) consist of several telescopically movable parts.

3. Device according to item 1, characterized in that are used as test specimen (2) material segments of the same curvature and wall thickness as the object to be produced later.

4-, device according to item 1, characterized in that the (bearing blocks (4) for the traction arms (1) are slidably fixed in the main axis of the ^Ly device.

5. The device according to item 1, characterized in that the upper boundary surface (6) of the punch (5) is provided for example with a ball or needle roller bearings to keep the frictional forces to the specimen as low as possible. ·

6. The device according to item 1, characterized in that the force measuring devices (7ί 8) are calibrated so that the forces can be measured in each case based on the unit area.

7..Vorrichtung according to item 1, characterized in that on the convex surface of the test piece (2) strain gauges for determining the modulus of elasticity of the corresponding material, can be attached.

8. The device according to item 1, characterized in that the test body (2) and the clamping jaws (3) non-positively engage and are provided with a securing element (9).

f \ Htemi? Pages drawings