DD299203A5 - Torsions-membran-analogie-messversuchseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Torsions-Membran-Analogie-Meszversuchseinrichtung, die insbesondere durch die Art der Markierung des Schirms mit bekannter Form und die Nutzung der Torsions-Membran-Analogie letztlich die quantitative Bestimmung des minimalen Torsionswiderstandsmomentes und des Torsionsflaechentraegheitsmomentes tordierter, gerader, prismatischer Staebe mit beliebigem Querschnitt als wichtige Konstruktionsdaten gestattet. Die Meszversuchseinrichtung besteht aus einer Grundplatte mit Kreuzverschiebetisch, einem Drucktopf mit ausgearbeiteter Profilplanscheibe, Volumenverdraengungseinrichtung und Woelbhoehenfeinmeszeinrichtung sowie einem darueber befindlichen kontrastreich markierten beleuchteten Schirm (z. B. Kuppel) mit zentrisch angeordneter justierbarer Kamera. Fig. 1{Torsion; Membran-Analogie; Meszversuchseinrichtung; freie Verwoelbung; justierbare optische Achse; Drucktopf; Profilplanscheibe; Kreuzverschiebeeinrichtung; Volumenmeszeinrichtung; Woelbhoehenmeszeinrichtung}

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Torsions-Membran-Analogie-Meßversuchseinrichtung, die es in Auswertung der Meßergebnisse gestattet, die Verteilung der Tosionsspannungen - insbesondere die extreme Torsionsspannung und damit das minimale Torsionswiderstandsmoment - sowie das Torsionsflächenträgheitsmoment torsionsbeanspruchter gerader Stäbe aus idealelastischem Material mit freier Verwölbung der Querschnitte als wichtige Konstruktionsdaten zu ermitteln. Besonders zweckmäßig ist die Anwendung der Erfindung, wenn eine rein theoretische Berechnung dieser Ergebnisse bei kompliziert geformten, auch mehrfach zusammenhängenden Querschnitten (Leichtbauprofilsorien, Sonderquerschnitten) schwierig oder gar unmöglich ist.

Direkt vergleichbare Gesamtlösungen der Torsions-Membran-Analogie-Meßversuchse'nrichtung wurden im Patentrecherchebereich nicht gefunden.

Bei P.-F. Papkowitsch findet man im Lehrbuch „Elestizitätstheorie" vom Staatl. Verlagt der Vert.-Wirtschaft-Leningrad, Moskau -1939, S. 555 f. mechanische und optische Methoden der Bestimmung der „Normalen einer Membrane in Vertikalebene", denen die Hochachse des Drucktopfes angehört.

Die notwendig räumliche Behandlung des Problems ist nicht erkennbarl

Ob und wie die extreme Neigung und die Richtung der Tangente an die zugehörige Höhenschnittlinie in den Membranpunkten bestimmt wird, bleibt daher unklar.

Die nächstliegende bekannte Lösung mit ähnlich konstruktivem Konzept existiert an der Universität Rostock (Technische Fakultät). Dabei hatte der Schirm (die Kuppel) nur markierte Breitenkreise und keine Merdidiane, so daß nur eine qualitative Bewertung der Torsionsspannungsverteilung im untersuchten Querschnitt möglich sein kann, weil die Zylinderkoordinaten des Bildpunktes damit nur unvollständig ermittelbar sind und die extr. Neigung im reflektierenden Membranpunkt so nicht quantitativ bestimmbar ist. Desgleichen war die Topfachse gegenüber der optischen Achse nicht parallelverschieblich und die Kugelkuppel wurde nur durch zwei gegenüberliegende Synchronblitzlichte ungleichmäßig aufgehellt. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Meßversuchseinrichtung zu entwickeln, die unter Nutzung der Torsions-Membran-Analogie mit dem notwendigen technischen Aufwand eine quantitative Verwertung ausreichend vieler Meßdaten auf effektive Weise gewährleistet und das minimale Torsionswiderstandsmoment sowie das Torsionsflächenträgheitsmomoni berechenbar macht. Dabei soll eine quantitative Bewertung des Beanspruchungs- und Formänderungsverhaltens bei der wölbfreien Torsion gerader Stäbe mit beliebigem einfachzusammenhängendem (evtl. auch mehrfachzusammenhängendem) Querschnitt möglich sein. Es wurde gefunden, daß zur quantitativen Verwertung die vollständigen Zylinderkoordinaten der reflektierten Punkte des Schirms aller interessierten Querschnitts-(Membran-)punkte möglichst gut ermittelbar sein müssen.

Dazu wird eine an sich bekannte Volumenmeßreinrichtung mit einem Drucktopf mit luftdicht aufgespannter auswechselbarer Profilplanscheibe, deren „Rotationsachse" justierbar und meßbar parallelverschieblich ist sowie ein über dem Drucktopf befindlicher, mittels nach unten abgeschirmter Neonringleuchte gut aufgehellter, kontrastreich mit Breitenkreisen und Meridianen markierter Schirm (Kugelkuppel) mit zentrisch aufsetzbarer Kamers mit justierbarer optischer Achse verwondet und eine feineinstellbare dreifüßige Meßuhr, die die Wölbhöhenmessung der Seifenhauf des Vergleichskreisquersclmitts gestattet, ohne selbige zu zerstören.

Die zusätzliche Markierung der Meridiane auf dem Schirm gestattet die Ermittlung der vollständigen Zylinderkoordinaten der sich abbildenden Punkte und so die Bestimmung der Torsionsspannung im Reflexionsquerschnitts-(Membran-)punkt. Die Identifizierung dieser Koordinaten wird bei komplizierten Querschnitten durch Mehrfachaufnahmen nach Parallelverschiebung der „Rotationsachse" des Drucktopfes derart, daß die optische Achse etwa Teilfu^henmittelpunkte des Hauptquerschnitts trifft, erst möglich; zumindest aber begünstigt. Eine Erweiterung des bereits entwickelten PASCAL-Auswerteprogramms durch einen Graphik- bzw. Druckergraphik-Ausgabebaustein kann den Einsatz der Meßversuchseinrichtung noch mehr begünstigen. Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: die Hauptansicht

Fig. 2: den Kreuzverschiebetisch (Ansicht A-A gemäß Fig. 1)

Fig. 3: die Ansicht und den Schnitt B-B gemäß Fig. 1

Fig. 4: die vergrößerte Ansicht C gemäß Fig. 3

Fig. 5: die Ansicht D gemäß Fig. 1

Fig. 6: die Ansicht E gemäß Fig. 1 Fig.7: den Schnitt F-F gemäß Fig.6 Fig. 8: die Ausführung des Drucktopfes mit Innenplanscheibe **

Die Moßvereuchseinrichtung besteht aus einer Grundplatte 1 mit dem mittig montierten doppelplattigen Kreuzverschiebetisch 2 mit aufgesetztem, mittels Fußschrauben 3 auswägbarem, Drucktopf 4, mit dessen Schnellverschlußdeckel 5 eine in X ausgerichtete Profilplanscheibe 6 mit ausgeweitetem „Haupt- und Vergleichskreisquerschnitt" 17,18 am Umfang luftdicht an den oberen Rand des Drucktopfes gepreßt wird. Die Profilplanscheibe β besteht aus einer möglichst biegesteifen Basisscheibe 15 mit etwas vergrößert ausgearbeiteten „Querschnitten" und einer ca. 0,2 mm starken Deckscheibe 16 aus gleichem Material, mit maßstäblich ausgearbeiteten „Querschnitten", die miteinander verklebt werden oder aus einer homogenen Gesamtprof ilplanscheibt\ die entsprechend auegefräst wird. Der Hinterschnitt ist notwendig, damit die später über die Öffnungen zu ziehende Seifenhaut nicht durchsackt, f ferner gc'iSren eine Luftvolumenverdrängungseinrichtung 7, eine dreifüßige Seifenhautwölbhöhenfeinmeßeinrichtung 8 und ein mit Breitenkreisen und Meridianen markierter dreifüßiger auswägbarer Schirm 9 mit Ringneonleuchte 10, Blendgraben 11 und zentrischem justierbarem Kameraschacht 12 zum Ausrichten d6r optischen Achse einer geeigneten Kamera 13 (z. B. PENTACON SIX TL) mit Blendschacht 14 zur Meßversuchseinrichtung.

Für die Ermittlung der Querschnittswerte der Torsion prismatischer Stäbe mit mehrfachzusammenhängendem Querschnitt sind entsprechend geformte, justierbare Innenplanschelben 19 - gestützt am Boden des Drucktopfes 4 - einsetzbar.

Claims (5)

1. Torsions-Membran-Analogie-Meßversuchseinrichtung mit einem beleuchtbaren, kontrastreich markierten Schirm mit zentrisch angeordneter Kamera und einem Drucktopf mit auswechselbarer Profilplanscheibe, einer Luftvolumenverdrängungs- und Wölbhöhenfeinmeßeinrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß der Schirm (9) zusätzlich mit Meridianen (Fig. 5) markiert ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die optische Achse der Kamera (13) in der unverschobenen Topfstellung auf den Mittelpunkt der Profilplanscheibe (6) justiert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich zum Hauptquerschnitt (17) ein Vergleichskreisquerschnitt (18) in die Profilplansch3i:e !6) eingebracht ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Achse des Drucktopfes (4) definiert parallelverschiebbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Untersuchung der Torsion mehrfachzusammenhängender Querschnitte justierbare Innenplanscheiben (19) benutzbar sind.