DE10104384A1 - Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung - Google Patents

Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung

Info

Publication number
DE10104384A1
DE10104384A1 DE2001104384 DE10104384A DE10104384A1 DE 10104384 A1 DE10104384 A1 DE 10104384A1 DE 2001104384 DE2001104384 DE 2001104384 DE 10104384 A DE10104384 A DE 10104384A DE 10104384 A1 DE10104384 A1 DE 10104384A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
connections
test
test method
test arrangement
overlapping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE2001104384
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Buchwald
Hartmut Carstensen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
DaimlerChrysler Rail Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler Rail Systems GmbH filed Critical DaimlerChrysler Rail Systems GmbH
Priority to DE2001104384 priority Critical patent/DE10104384A1/de
Priority to DE20122411U priority patent/DE20122411U1/de
Priority to PCT/EP2002/000662 priority patent/WO2002059573A1/de
Publication of DE10104384A1 publication Critical patent/DE10104384A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0023—Bending
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0025—Shearing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0278—Thin specimens
    • G01N2203/0282—Two dimensional, e.g. tapes, webs, sheets, strips, disks or membranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren und eine Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung. Die Erfindung ist geeignet für - aber nicht beschränkt auf - überlappende Nietverbindungen, insbesondere für den Wagenkastenrohbau von Schienenfahrzeugen. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, ein Prüfungsverfarhen und eine Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappender scherzugbelasteter Verbindung vorzuschlagen, welche einfach, leicht handhabbar und mit geringen Kosten verbunden sind und mit denen gleichzeitig qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielbar sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbelasteten Verbindung ermittelt, indem mindestens zwei Fügepartner, die überlappt und mit mindestens zwei Verbindungen miteinander gefügt sind, parallel zu ihrer Überlappungsfläche und mit einer eine Scherzugbeanspruchung erzeugenden Last, beispielsweise einer Zug- oder Druckspannung, beaufschlagt werden und die Relativbewegung mindestens zweier, auf den beiden Fügepartnern zwischen den Verbindungsstellen festgelegter Marken zueinander gemessen und aus den dergestalt ermittelten Kraft- und Wegdaten, die nur den Verformungsprozess in den scherzugbelasteten Verbindungsstellen widerspiegeln, die Elastizitätseigenschaften für eine einzelne Verbindungsstelle errechnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren und eine Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung. Die Erfindung ist geeignet für - aber nicht beschränkt auf - überlappende Nietverbindungen, insbesondere für den Wagenkastenrohbau von Schienenfahrzeugen.
Bisherige Verfahren zur experimentellen Ermittlung der Steifigkeit sind stark von der Probengeometrie abhängig. Es ist bisher nicht möglich, die Steifigkeit der Punktverbindung von der Geometrie der Probe und der Elastizität des Grundwerkstoffes im Bereich, der nicht von der Fügeverbindung beeinflusst wird zu entkoppeln. Das bedeutet, dass man maximal qualitative Vergleiche verschiedener Fügeelemente anstellen kann. Für FEM-Modelle werden wahre Steifigkeitswerte benötigt, die bisher nicht durch derartige Verfahren ermittelbar sind. Für die Prüfung von punktförmigen Blechverbindungen oder dergleichen werden die unterschiedlichsten Prüfkörperformen und Prüfverfahren verwendet. Für das Widerstandspunktschweißelement sind in der DIN 50124 und der DIN 50164 zwei Prüfkörperformen genormt. Diese bestehen aus zwei rechteckigen Blechstücken, welche teilweise überlappen und an einem Punkt im Überlappungsbereich miteinander verbunden sind.
Bei der Scherzugprobe werden zwei Bleche jeweils einendig übereinandergelegt und dort miteinander verbunden. Sie werden dann in einer Zugprüfmaschine senkrecht zu ihrer Verbindungsstelle, d. h. parallel zur Erstreckungsebene der Bleche, wieder auseinandergezogen.
Bei der Kopfzugprobe werden die Bleche kreuzweise übereinandergelegt, in der Mitte miteinander verbunden und anschließend in der Prüfmaschine parallel zur Verbindungsstelle, d. h. senkrecht zur Ersteckungsebene der Bleche, auseinandergezogen.
Weiterhin ist die Schälzugprobe bekannt, bei der die Enden der Bleche abgekantet und die abgekanteten Enden flächig voreinander gelegt und miteinander verbunden werden. In der Prüfmaschine wird die Probe parallel zu ihrer Längserstreckung senkrecht zu den zusammengeführten, abgekanteten Flächen auseinandergezogen.
Aus der DE 32 15 789 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Zugspannungen in Nietverbindungen bekannt. Dabei wird zur Messung der mechanischen Spannung eines Niets, mit dem wenigstens zwei benachbarte Werkstücke verbunden sind, eines der beiden Werkstücke an einem Anschlagelement abgestützt. Ein dem Anschlagelement gegenüberliegendes Druckelement wird am anderen Werkstück derart angelegt, dass das Druckelement und das Anschlagelement annäherbar sind. Das Anschlagelement und das Druckelement bewegen sich aufeinander zu. Dabei werden die beiden Werkstücke mit einer vorgegebenen Kraft derart gegeneinander gepresst, dass sie sich elastisch verformen. Durch die erzeugte Druckspannung kommt es zu einer Längenänderung des Niets, die gemessen wird.
Die DE 197 44 104 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erfassung einer Dehnung insbesondere kleiner Proben. Diese umfasst zwei Probenhalter, zwischen denen eine zu untersuchende Probe aufgespannt und befestigt über den Probenhalter einer Zugkraft unterworfen wird. Die Probenhalter weisen jeweils ein Paar voneinander beabstandete Stifte zur haltenden Aufnahme der Probe auf. Die Stifte sind jeweils auf einer Linie rechtwinklig zur Zugrichtung angeordnet, wobei zwei Spitzen eines mit der Probe verbindbaren Wegaufnehmers auf jeweils auf einer gedachten Linie im wesentlichen mittig sich befindenden gedachten Andruckpunkten greifen.
Die DE 37 14 185 A1 beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der axialen Dehnung an einem in einer Prüfmaschine eingespannten Probestab. Dabei wird die an zwei Referenzpunkten abgegriffene Längendehnung des Probestabes über eine kombinierte rotatorisch-translatorische Bewegung einer Messeinrichtung von einem Wegaufnehmer gemessen und registriert.
In der DE 43 38 005 A1 sind ein Extensometer und eine Lagerung für ein Extensometer offenbart. Das Extensometer weist einen Grundkörper und mindestens zwei Abgriffschenkel zum reibschlüssigen Andrücken gegen einen Probenkörper auf. Die Abgriffschenkel sind relativ zueinander bewegbar am Grundkörper angebracht. Weiterhin beinhaltet das Extensometer einen Signalgeber, der mit mindestens einem Abgriffschenkel mechanisch gekoppelt ist und ein Maß einer Relativbewegung der Abgriffschenkel repräsentierendes Ausgangssignal liefert. Zum Extensometer gehört auch eine Lagerungsvorrichtung zum Befestigen des Grundkörpers und Andrücken der Abgriffschenkel gegen den Probenkörper. Die Lagerungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass der Grundkörper frei beweglich schwimmend angeordnet ist.
Nachteilig bei allen aufgezeigten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass der Aufbau, insbesondere die Anbringung von Messfühlern an die Probenkörper bzw. die Messmethoden kompliziert und daher aufwendig sind. Weiterhin dienen einige der Vorrichtungen und Verfahren zum Prüfen von Werkstoffproben, d. h. Grundmaterial und sind daher zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften von Verbindungen nicht vorgesehen. Weitere Nachteile ergeben sich durch Einflüsse der Prüfvorrichtungen auf die Messungen, Einflüsse durch von außen wirkende Messsysteme sowie Verfälschungen der Messungen durch Grundmaterialdehnungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Prüfverfahren und eine Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappender scherzugbelasteter Verbindung vorzuschlagen, welche einfach, leicht handhabbar und mit geringen Kosten verbunden sind und mit denen gleichzeitig qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielbar sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Prüfverfahren zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbelasteten Verbindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbelasteten Verbindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Beim erfindungsgemäßen Prüfverfahren werden Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbelasteten Verbindung ermittelt, indem mindestens zwei Fügepartner, die überlappt und mit mindestens zwei Verbindungen miteinander gefügt sind, parallel zu ihrer Überlappungsfläche und mit einer eine Scherzugbeanspruchung erzeugenden Last, beispielsweise einer Zug- oder Druckspannung, beaufschlagt werden und die Relativbewegung mindestens zweier, auf den beiden Fügepartnern zwischen den Verbindungsstellen festgelegter Marken zueinander gemessen und aus den dergestalt ermittelten Kraft- und Wegdaten, die nur den Verformungsprozess in den scherzugbelasteten Verbindungsstellen widerspiegeln, die Elastizitätseigenschaften für eine einzelne Verbindungsstelle errechnet werden.
Die erfindungsgemäße Prüfanordnung besteht aus zwei sich überlappenden Fügepartnern, die im Überlappungsbereich durch mindestens zwei Verbindungen miteinander gefügt sind. Die mindestens beiden Verbindungsstellen sind in der Linie der angreifenden Prüfkraft angeordnet und so weit voneinander beabstandet, dass sie sich gegenseitig nicht beeinflussen können. Die Lage der beiden Marken ist dabei so gewählt, dass eine Dehnung der beiden Fügepartner im Bereich zwischen den Verbindungsstellen sich nicht auf die Lage der beiden Marken relativ zueinander auswirkt, also z. B. bei einer in Geometrie und Material symmetrisch aufgebauten Prüfanordnung in der Mitte zwischen den mindestens beiden Verbindungsstellen. Eine Relativbewegung der Marken ist dann ausschließlich durch die Verformung in den Verbindungsstellen verursacht, eine Dehnung eines Fügepartners im Bereich zwischen den Verbindungen wird durch eine analoge Dehnung des anderen Fügepartners kompensiert, jede Dehnung der Fügepartner außerhalb der Verbindungsstellen, jede Dehnung und jedes Spiel in der Prüfkörpereinspannung und in der Messmaschine bleibt ohne Einfluss. Die Lage und Art der Marken ist so gewählt, dass ihre Relativbewegung zueinander mit technischen Mitteln erfassbar ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Erfassung der Relativbewegung der mindestens beiden Marken, die auf den einander zugewandten Überlappungsflächen der beiden Fügepartner und anfangs einander gegenüberliegend festgelegt sind, ein Runddraht zwischen die beiden Fügepartner eingespannt, der einer Relativbewegung der zueinander gewandten Oberflächen durch Drehung folgt und dessen Drehwinkel in an sich bekannter Weise erfassbar und in die zugehörige lineare Bewegung umrechenbar ist. In bevorzugter Weise wird der Durchmesser des Runddrahtes möglichst klein gewählt und sein Material derart, dass seine Oberfläche und Rundheit durch den zwischen beiden Fügepartnern senkrecht zur Überlappungsfläche ausgeübten Druck nicht geschädigt wird. Die Relativbewegung der mindestens beiden Marken zueinander ist jedoch auch mit anderen technischen Mitteln erfassbar: Optisch wahrnehmbare Marken sind beispielsweise visuell, z. B. mittels Lichtmikroskop verfolgbar; die Bewegung reflektierender Marken ist mit Reflexionstechniken auswertbar.
Die Fügepartner können beispielsweise Bleche, ein Gussteile oder Strangpressprofile sein.
Die Verbindungen können beispielsweise Nietverbindungen, Punktschweißverbindungen, Lochschweißverbindungen, Kehlnahtschweißverbindungen, Schraubverbindungen oder ähnliche, überlappende Teile miteinander fügende Verbindungen sein.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Bestimmung der Elastizitätseigenschaften bei geringem Aufwand sehr genau ist und Verfälschungen weitgehend vermieden werden. Weiterhin werden Einflüsse durch Prüfvorrichtung und Einspannung eliminiert. Bei symmetrischer Beanspruchung der Verbindungen wird der Einfluss der Grundmaterialdehnungen aufgehoben. Es werden die von der Höhe der Scherzugbeanspruchung abhängigen Elastizitäten aufgezeigt.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich
Fig. 1 eine Prüfanordnung in Draufsicht,
Fig. 2 die Prüfanordnung in Seitenansicht mit Ausschnittvergrößerung,
Fig. 3 eine Ausschnittvergrößerung der Prüfanordnung und
Fig. 4 eine zweite Prüfanordnung.
Beispiel 1
Die Einflüsse durch den Grundwerkstoff in der Prüfanordnung zwischen den Fügepunkten einerseits und zwischen den Fügepunkten und der Einspannung andererseits werden ausgeschlossen, in dem eine vollständige Symmetrie um 180° um einen Sensordrehpunkt realisiert wird.
Die Prüfanordnung besteht in diesem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 aus zwei rechtwinkligen, sich überlappenden, planparallelen Blechen 1, 2 gleichen Grundmaterials und gleicher Dicke. Im Überlappungsbereich 3 sind auf der Längsachse der Bleche 1, 2 symmetrisch zwei Nietverbindungen 4, 5 angeordnet, die die Bleche 1, 2 miteinander verbinden. Die Nietverbindungen 4, 5 bestehen aus je einem Niet und in beiden Blechen eingebrachten Bohrungen. Die Fügerichtung der beiden Nietverbindungen 4, 5 ist um 180° entgegengesetzt, damit die Symmetrie eingehalten wird. An den Enden der Bleche 1, 2 können die Bleche 1, 2 in eine Vorrichtung eingespannt und mit einer Zugspannung beaufschlagt werden. Die Zugspannung wirkt dabei in Richtung der Längsachse 6 der Bleche 1, 2. Zwischen den Blechen 1, 2 und mittig zwischen den beiden Nietverbindungen 4, 5 befindet sich ein Draht 7. Dieser ist orthogonal zur Längsachse 6 der Bleche 1, 2 und parallel zur Überlappungsebene bzw. zu den Blechen 1, 2 angeordnet. Am Draht 7 ist eine Anzeigevorrichtung 8 (Drehwinkelmessapparatur) angebracht, die zur Ermittlung des Drehwinkels des Drahtes 7 dient.
Beim Beaufschlagen der Bleche 1, 2 mit einer Zugspannung wird der Draht 7, abhängig von der Höhe der Scherzugbeanspruchung der Nietverbindungen 4, 5 um einen bestimmten Drehwinkel gedreht.
Die Erfassung der Drehung des Drahtes 7 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über einen hochgenauen Drehgeber mit einer maximalen Messabweichung von 0.07° (entspricht bei 1 mm Drahtdurchmesser einem Fehler von 0.0006 mm). Der Drehgeber muss während des Versuches mit halber Prüfgeschwindigkeit in gleicher Richtung mitlaufen, um eine Belastung des Drahtes 7 durch Biegekräfte und daraus resultierende Fehler zu vermeiden.
Aus dem Durchmesser des Drahtes 7 und dem Drehwinkel lässt sich der Weg bestimmen, den die Bleche 1, 2 relativ zueinander zurückgelegt haben. Aus dem zurückgelegten Weg und der Scherzugbeanspruchung lässt sich z. B. die Steifigkeit in Abhängigkeit von der Scherzugbeanspruchung ermitteln.
Das Abrollen des Drahtes 7 zur Berechnung der örtlichen Deformationen ist in Fig. 3 dargestellt. Die Verschiebung Δs der beiden Bleche 1, 2 am Ort des Drahtes 7 kann über einfache geometrische Beziehungen hergeleitet werden, wobei d, den Drahtdurchmesser, Δϕ den Drehwinkel des Drahtes und F die Zugkraft bezeichnet:
Die Steifigkeit c pro Punkt ergibt sich dann zu
Zur Auswertung der Versuche können in den quasilinearen Bereichen der Kraft-Weg-Kurve über lineare Regression Steifigkeiten berechnet werden. Bei den meisten der Prüfanordnungen waren zwei typische quasilineare Bereiche der Kraft-Weg-Kurve zu beobachten. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, das die Verbindung bei Belastungsbeginn durch den vorhandenen Reibschluss trägt, bei entsprechend höheren Belastungen jedoch Lochlaibung einsetzt. Die Regressionsgeraden haben durchgängig einen Korrelationskoeffizienten von R2 < 0.9. Die unterschiedlichen Tragmechanismen führen dann zu verschiedenen Steifigkeiten der Verbindung.
Bei derartigen Scherzugbeanspruchung kommt es zu mehreren Effekten. Dies sind im wesentlichen:
  • a) eine elastische und/oder plastische Verformung des Niets,
  • b) eine elastische und/oder plastische Verformung der Bohrung, z. B. Lochlaibung
  • c) eine Nietkippung,
  • d) eine Grundmaterialverformung,
  • e) Effekte, verursacht durch die Messapparatur,
  • f) Effekte, verursacht durch die Art der Einspannung der Bleche,
  • g) Dehnung durch äußere Einflüsse, z. B. Temperatur und
  • h) Effekte, verursacht durch eine Bypassdehnung.
Durch die Messung der Drehung des Drahtes 7 und die symmetrische Anordnung der Bleche 1, 2 im Überlappungsbereich 3, der Nietverbindungen 4, 5 und des Drahtes 7 werden die auf die Messung der Elastizitätseigenschaften, insbesondere der Steifigkeit der Nietverbindungen 4, 5 negativ beeinflussenden Effekte d) bis h) eliminiert. Dies erhöht wesentlich die Genauigkeit der Messung, so dass eine Ermittlung der Steifigkeit in Abhängigkeit von der Scherzugbeanspruchung ermöglicht wird.
Die Relativbewegung der Bleche 1, 2 in der unmittelbaren Umgebung des Drahtes 7 wird ausschließlich durch Deformationen an den Fügepunkten verursacht. Sämtliche elastischen und plastischen Verformungen im Grundwerkstoff beider Bleche 1, 2 treten aufgrund der Symmetrie der Prüfanordnung jeweils beidseitig des Drahtes 7 auf und heben sich deshalb auf.
Die Effekte beim Überwinden des Reibschlusses zwischen den Blechen 1, 2 und der Kompensation des Spieles zwischen Bolzen und Lochlaibung werden mit erfasst.
Selbst bei nicht symmetrisch aufgebauter Prüfanordnung, beispielsweise bei unterschiedlichen Materialien der Bleche 1, 2 oder durch unterschiedliche Blechdicken, werden die sich auf das Messergebnis negativ auswirkenden Effekte d) bis h) verringert. Bei nicht symmetrisch aufgebauten Proben (keine 50/50 Aufteilung auf die Verbindungen) werden nur e) und f) eliminiert, die Effekte d), g) und h) können nicht vollständig herausgefiltert werden. Entscheidend ist, die Kraftverteilung zwischen den mindestens zwei Verbindungen gleichmäßig zu verteilen. Für eine korrekte Messung ist also nicht unbedingt eine vollständige Symmetrie, sondern die gleichmäßige Kraftverteilung in den Verbindungen erforderlich. Diese kann beispielsweise erreicht werden durch eine vollständige Symmetrie (wie in diesem Ausführungsbeispiel, aber auch durch eine Symmetrie der Elastizitätseigenschaften der Grundmaterialien (z. B. bei der Verbindung Aluminium/Stahl muss das Aluminium dreimal dicker sein als das Stahl-Blech, da der E-Modul des Aluminiums nur ein Drittel dem E-Modul von Stahl beträgt) oder durch eine Symmetrie der Elastizitätseigenschaften der Grundmaterialien (z. B. bei der Verbindung Stahl/Stahl mit ungleichen Wandstärken wird die dickere Wandstärke im Bereich der Fügung einseitig auf die zu messende dünnere Wandstärke reduziert z. B. durch Stirnfräsen).
Beispiel 2
Eine gleichmäßige Kraftverteilung kann auch erreicht werden, wenn die Lasteinleitung nicht am Ende der Probe sondern als Linienlast über zwei Schenkel eingebracht wird, siehe Fig. 4. In Fig. 4 sind U-Profilstege 9 zur linienförmigen Lasteinleistung mit Löchern 10 für eine steife Vorrichtung und eine U-Profil-Fügeebene 11 mit zwei Fügungen 12 und (nicht dargestelltem Draht) in der Mitte dargestellt. Die den Blechen 1, 2 im ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Bleche wurden verbreitert und zu einem U-Profil gebogen, die Lasteinleitung erfolgt über die entstehenden U-Profilstege 9 als Linienlast. Damit ist eine gleichmäßige Lastverteilung auch bei unterschiedlichen Materialien gewährleistet.
Beispiel 3
Eine gleichmäßige Kraftverteilung kann auch erreicht werden, wenn zwei Scheiben miteinander verbunden werden, die über ein Torsionsmoment belastet werden. Dies entspricht einer linienförmigen Lasteinleitung.
Beispiel 4
Möglich ist auch, den symmetrischen Teil der Prüfanordnung als Prüfvorrichtung auszubilden (z. B. zwei dicke Stahlbleche). An den Verbindungsstellen besitzt die Prüfvorrichtung zwei "große" Löcher, die mit zu prüfenden Fügungen "gefüllt" werden (z. B. zwei Unterlegscheiben gefügt und in das Durchgangsloch eingepresst).
Bei allen Ausführungen kann zusätzlich durch Messung der Nietkippung auch dieser Effekt c) bei der Bestimmung der Elastizitätseigenschaften berücksichtigt und somit z. B. für zweischnittige Verbindungen eliminiert werden. Die Messung der Nietkippung erfolgt beispielsweise mittels eines auf dem Niet angebrachten Reflektors, der einen auf ihn gerichteten Laserstrahl reflektiert. Durch die Messung des Einfalls- bzw. Ausfallwinkels des Laserstrahls lässt sich die Nietkippung messen.

Claims (22)

1. Prüfverfahren zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbelasteten Verbindung, bei dem mindestens zwei Fügepartner, die überlappt und mit mindestens zwei Verbindungen miteinander gefügt sind, parallel zu ihrer Überlappungsfläche und mit einer eine Scherzugbeanspruchung erzeugenden Last, beaufschlagt werden und die Relativbewegung mindestens zweier, auf den mindestens beiden Fügepartnern zwischen den Verbindungsstellen festgelegter Marken zueinander gemessen und aus den dergestalt ermittelten Kraft- und Wegdaten die Elastizitätseigenschaften für eine einzelne Verbindungsstelle errechnet werden.
2. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verbindungen gleichmäßig mit der Last beaufschlagt werden.
3. Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (3) zwischen den Fügepartnern ein Stab, insbesondere ein Draht (7) unter Einwirkung der Scherzugbeanspruchung rotiert und dadurch die Relativbewegung der Fügepartner erfasst.
4. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (3) und die Verbindungen symmetrisch ausgebildet sind.
5. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner symmetrisch ausgebildet sind.
6. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung der beiden sich überlappenden Fügepartner in der Mitte des Überlappungsbereichs (3) erfasst wird.
7. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei punktförmige Verbindungen symmetrisch im Überlappungsbereich (3) angeordnet sind.
8. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung der beiden sich überlappenden Fügepartner zwischen, insbesondere mittig zwischen den Verbindungen erfasst wird.
9. Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen Nietverbindungen (4, 5) sind.
10. Prüfverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine während der Lasteinwirkung auftretende Nietkippung gemessen und diese Messung bei der Ermittlung der Elastizitätseigenschaften berücksichtigt wird.
11. Prüfanordnung zur Durchführung des Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens zwei sich überlappende Fügepartnern, die im Überlappungsbereich (3) durch mindestens zwei Verbindungen miteinander gefügt sind, wobei die mindestens beiden Verbindungsstellen in der Linie der angreifenden Prüfkraft angeordnet und so weit voneinander beabstandet sind, dass sie sich gegenseitig nicht beeinflussen können, und durch auf den mindestens beiden Fügepartnern zwischen den Verbindungsstellen festgelegte Marken, wobei die Lage der Marken dabei so gewählt ist, dass eine Dehnung der mindestens beiden Fügepartner im Bereich zwischen den Verbindungsstellen sich nicht auf die Lage der Marken relativ zueinander auswirkt.
12. Prüfanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfanordnung so aufgebaut ist, dass eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Verbindungen erfolgt.
13. Prüfanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (3) und die Verbindungen symmetrisch ausgebildet sind.
14. Prüfanordnung nach der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepartner symmetrisch ausgebildet sind.
15. Prüfanordnung nach der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei punktförmige Verbindungen symmetrisch im Überlappungsbereich (3) angeordnet sind.
16. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich (3) zwischen den Fügepartnern ein Stab, insbesondere ein Draht (7) angeordnet ist.
17. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab, insbesondere der Draht (7) symmetrisch, insbesondere mittig im Überlappungsbereich (3) angeordnet ist.
18. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab, insbesondere der Draht (7) symmetrisch, insbesondere mittig zwischen den Verbindungen angeordnet ist.
19. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen Nietverbindungen (4, 5), Punktschweißverbindungen, Lochschweißverbindungen, Kehlnahtschweißverbindungen, Schraubverbindungen oder ähnliche, überlappende Teile miteinander fügende Verbindungen sind.
20. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fügepartner ein Blech (1, 2), ein Gussteil oder ein Strangpressprofil ist.
21. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Fügepartner ein U-Profilsteg (9) zur linienförmigen Lasteinleitung ist.
22. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Fügepartner eine Scheibe ist, die über ein Torsionsmoment belastet wird.
DE2001104384 2001-01-23 2001-01-23 Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung Ceased DE10104384A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001104384 DE10104384A1 (de) 2001-01-23 2001-01-23 Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung
DE20122411U DE20122411U1 (de) 2001-01-23 2001-01-23 Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung
PCT/EP2002/000662 WO2002059573A1 (de) 2001-01-23 2002-01-23 Prüfverfahren und prüfanordnung zur ermittlung von elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten verbindung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001104384 DE10104384A1 (de) 2001-01-23 2001-01-23 Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10104384A1 true DE10104384A1 (de) 2002-08-01

Family

ID=7672394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001104384 Ceased DE10104384A1 (de) 2001-01-23 2001-01-23 Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10104384A1 (de)
WO (1) WO2002059573A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014113428A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-31 Airbus Operations Gmbh Abscherrvorrichtung zur Festigkeitsprüfung einer Fügeverbindung
DE102014225094A1 (de) * 2014-12-08 2016-06-09 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Zugprobe
DE102018128689A1 (de) 2018-11-15 2020-05-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Durchführen einer Scherzugprobe mit einem pneumatisch-hydraulischen Nietgerät
CN114674655A (zh) * 2022-05-27 2022-06-28 中铁十八局集团第四工程有限公司 一种钢筋标距装置及使用方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2909178B1 (fr) * 2006-11-29 2009-02-27 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de controle de la tenue mecanique des points de soudure electrique par resistance.
US7493809B1 (en) * 2007-10-04 2009-02-24 General Electric Company Method and system for measuring deformation in turbine blades
CN108613877A (zh) * 2016-12-12 2018-10-02 宁波方太厨具有限公司 一种铆接强度试验机及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2435068A1 (de) * 1974-07-20 1976-01-29 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Messwertaufnehmer zur messung von schubverformungen von klebstoffschichten
DE3345572A1 (de) * 1983-12-16 1985-06-27 Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt Vorrichtung fuer die scherfestigkeitspruefung von proben

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1412556A (en) * 1920-07-21 1922-04-11 Arthur R Earnshaw Joint and method of forming tile same
JPH0231816B2 (ja) * 1983-04-18 1990-07-17 Rikagaku Kenkyusho Itamensendantokuseinosokuteiho
DE9416277U1 (de) * 1994-10-10 1994-12-01 Zwick Gmbh & Co Spannkopf für Werkstoffprüfmaschinen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2435068A1 (de) * 1974-07-20 1976-01-29 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Messwertaufnehmer zur messung von schubverformungen von klebstoffschichten
DE3345572A1 (de) * 1983-12-16 1985-06-27 Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt Vorrichtung fuer die scherfestigkeitspruefung von proben

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014113428A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-31 Airbus Operations Gmbh Abscherrvorrichtung zur Festigkeitsprüfung einer Fügeverbindung
DE102014225094A1 (de) * 2014-12-08 2016-06-09 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Zugprobe
DE102014225094B4 (de) * 2014-12-08 2016-08-25 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Zugprobe
DE102018128689A1 (de) 2018-11-15 2020-05-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Durchführen einer Scherzugprobe mit einem pneumatisch-hydraulischen Nietgerät
DE102018128689B4 (de) 2018-11-15 2021-11-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Durchführen einer Scherzugprobe mit einem pneumatisch-hydraulischen Nietgerät
CN114674655A (zh) * 2022-05-27 2022-06-28 中铁十八局集团第四工程有限公司 一种钢筋标距装置及使用方法
CN114674655B (zh) * 2022-05-27 2022-08-12 中铁十八局集团第四工程有限公司 一种钢筋标距装置及使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002059573A1 (de) 2002-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19941899B4 (de) Oberflächenabtastende Messmaschine
DE2712421C2 (de) Gekapselte Längenmeßeinrichtung
DE2439662C3 (de) Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von metallischen Rohlingen auf Oberflächenfehler
JPH0339627B2 (de)
DE2824121A1 (de) Dehnungsmessvorrichtung
DE10104384A1 (de) Prüfverfahren und Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung
WO2011157261A2 (de) Verfahren zur schwingungsarmen optischen kraftmessung, insbesondere auch bei hohen temperaturen
EP1577659B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Widerstandes von Blechen gegen Biegung mit wechselnder Belastungsrichtung
DE102006049624B4 (de) Ultraschallbonder
DE102005013746B4 (de) Backenprofilwalze
DE20122411U1 (de) Prüfanordnung zur Ermittlung von Elastizitätseigenschaften einer überlappenden scherzugbeanspruchten Verbindung
DE102005032244A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fehlerdetektierung an einer Kante
DE4401155A1 (de) Verfahren zur Ermittlung von Kraftverläufen beim Nieten dünnwandiger Bauteile
EP1554559B1 (de) Probentisch für die messung lateraler kräfte und verschiebungen
DE4124700A1 (de) Verfahren und anordnung zur messung von verformungen und/oder risslaengen an proben oder pruefkoerpern
DE102007039539A1 (de) Verfahren zur Prüfung von stangenförmigen Holzbauteilen und Holzbauteilprüfvorrichtung
DE102006044522A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung von Torsionsmomenten im Submikronewtonmeterbereich
DE4204589A1 (de) Werkstoffpruefvorrichtung fuer zug- oder druckversuche
DE4337049C1 (de) Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen
DE10058498A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Torsionsmoments und der Axialkraft in Torsionsversuchen an dünnen Fasern
WO2023099074A1 (de) Profil-abtastvorrichtung sowie messvorrichtung und verfahren zur erfassung von tastprofilen während einer eindringbewegung eines eindringkörpers in einen prüfkörper
DE3702752C2 (de)
DE10322357B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes, insbesondere Schub- oder Schraublehre mit elektronischer Kompensation
DE10124064A1 (de) Prüfvorrichtung für Zug- und/oder Druckproben
EP0826149B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum testen von pappeprodukten

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BOMBARDIER TRANSPORTATION GMBH, 13627 BERLIN, DE