DE102004048784A1 - Ceramic disc sample test unit has three hard metal or ceramic round supports at equal spacing around different diameter concentric circles - Google Patents

Ceramic disc sample test unit has three hard metal or ceramic round supports at equal spacing around different diameter concentric circles Download PDF

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    • G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen

Abstract

A ceramic disc sample (5) test unit has three hard metal or ceramic round supports (1, 2) at equal spacing around different diameter concentric circles (3, 4) pressed orthogonal to the surface with equal force by load plates (6, 7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit einer Scheibenprobe mit einer ersten und einer zweiten planparallel zueinander ausgerichteten Oberfläche gemäß des ersten Patentanspruchs.The The invention relates to a testing device for determining the strength of a disk sample with a first and a second plane-parallel aligned surface according to the first Claim.

Bei der Ermittlung der mechanischen Festigkeit spröder, insbesondere keramischer Werkstoffe im Zug-, Biege- und Druckversuch wird das Versagen unter einachsiger Belastung geprüft. Der Spannungszustand in realen Bauteilen ist jedoch oft mehrachsig, eine Dimensionierung dieser Bauteile auf der Basis der vorgenannten Belastungswerte nur eingeschränkt möglich. Mehrachsige Spannungszustände lassen sich auch rechnerisch erfassen und simulieren, es fehlt jedoch letztendlich die empirische Verifizierung.at the determination of the mechanical strength brittle, especially ceramic Materials in the tensile, bending and compression test is the failure under uniaxial load tested. However, the stress state in real components is often multiaxial, a dimensioning of these components based on the aforementioned Load values only limited possible. Let multi-axis voltage states also computationally capture and simulate, but it is ultimately missing the empirical verification.

Insofern wurden Methoden entwickelt um das Festigkeitsverhalten unter mehrachsigen Spannungszuständen auch auf experimentellem Wege zu bestimmen.insofar Methods were developed to determine the strength behavior among multiaxial stress states also be determined experimentally.

In [1] ist der so genannte Doppelringversuch offenbart, bei dem eine dünne kreisscheibenförmige Probe mit planparallel zueinander ausgerichteten Oberflächen zwischen zwei konzentrisch angeordnete Ringe mit unterschiedlichem Durchmesser eingespannt wird. Dabei entsteht in der Probe im Innern des kleineren Rings ein zweiachsiger Spannungszustand. Dreiachsige Spannungszustände können durch Überlagerung einer radial nach innen orientierten Pressung erzielt werden. Im Rahmen einer technischen Umsetzung wird die Probe horizontal und plan auf den größeren unteren Ring aufgesetzt und von oben über den gegenüberliegenden kleineren Ring belastet. Die Auflageflächen sind abgerundet. Der Doppelring-Versuch ist für Messungen an Glas auch in der Norm DIN 1230 beschrieben.In [1] is the so-called double-ring experiment disclosed in which a thin circular disk-shaped sample with plane-parallel aligned surfaces between two concentric rings of different diameter is clamped. It arises in the sample inside the smaller one Rings a biaxial state of tension. Three-axis stress states can be due to superposition a radially inwardly oriented pressure can be achieved. in the As part of a technical implementation, the sample is horizontal and plan on the larger lower one Ring attached and over from above the opposite one burdened smaller ring. The bearing surfaces are rounded. The double ring attempt is for Measurements on glass also described in the standard DIN 1230.

Ein besonderer Vorteil des vorgenannten Doppelringversuchs liegt auch in dem Umstand, dass der außerhalb des größeren Rings liegende Bereich der Scheiben nahezu spannungsfrei ist und somit der Zustand der Kanten und Seitenflächen nicht in das Festigkeitsergebnis einfließt.One special advantage of the aforementioned double ring test is also in the circumstance that the outside of the larger ring lying region of the discs is virtually de-energized and thus the condition the edges and side surfaces does not flow into the strength result.

Diese vorgenannte Anordnung erfordert allerdings für eine zuverlässige Versuchsdurchführung mit einem definierten Spannungszustand innerhalb der kleinen Ringauflage eine von Versuchsbeginn an satte spielfreie Auflage zwischen Probe und den Ringen, d.h. eine hohe Oberflächengüte verbunden mit einer Ebenheit und Planparallelität der scheibenförmigen Probe. Ist diese nicht im erforderlichen Umfang gegeben, wird es nicht zu einer über den Ringumfang gleichmäßigen Auflage sondern einer (ungewollten) 3-Punkt-Auflage kommen, die erst bei hohen Beanspruchungen in eine kontinuierliche Kontaktlinie zwischen Ring und Probe übergeht. Dies gilt im besonderen Maße bei Festigkeitsuntersuchungen von unbearbeiteten Oberflächen wie beispielsweise Platten im Rohzustand ("as fired"-Qualitäten).These However, the aforementioned arrangement requires for a reliable experiment with a defined state of stress within the small ring support one from the start of the test to a full play-free edition between sample and the rings, i. a high surface quality combined with a flatness and parallelism the disc-shaped Sample. If this is not given to the required extent, it will not to over one the ring circumference even pad but an (unwanted) 3-point edition come, which only at high loads in a continuous Contact line between ring and sample passes. This is especially true Dimensions Strength investigations of unprocessed surfaces such as For example, plates in the raw state ("as fired" qualities).

[1] offenbart zudem auch eine Prüfvorrichtung für einen Kugel-auf-Ring-Versuch, bei dem der innere Ring durch eine zentrisch angeordnete Kugel ersetzt wird. Zur Reduzierung der Reibungswirkungen auf dem verbliebenen Außenring kann dieser durch einen Kugellagerring ersetzt werden.[1] also discloses a tester for one Ball-on-ring test, in which the inner ring is replaced by a centrally arranged ball becomes. To reduce the frictional effects on the remaining outer ring this can be replaced by a ball bearing ring.

In [2] wird ferner eine Prüfvorrichtung für einen Kugel-auf-drei-Kugel-Versuch beschrieben, bei dem eine kreisscheibenförmige Probe der vorgenannten Art zwischen drei im gleichseitigen Dreieck zueinander angeordnete untere Kugeln und einer über dem geometrischen Mittelpunkt dieses Dreiecks angeordnete obere Kugel eingespannt und belastet wird.In [2] also becomes a testing device for one Ball-on-three-ball test described in which a circular disk-shaped sample of the aforementioned Kind between three in the equilateral triangle arranged to each other lower balls and one over the geometric center of this triangle arranged upper Ball is clamped and loaded.

Hauptnachteil des Kugel-auf-Ring- und des Kugel-auf-drei-Kugel-Versuchs ist die nur geringe höchstbelastete, d.h. geprüfte Oberfläche, die sich im Wesentlichen auf die der zentrischen oberen Kugel gegenüberliegende nahezu punktförmige Fläche auf der Scheibe beschränkt. Der starke Spannungsabfall in diesem Probenbereich hin zu den äußeren Kugeln bzw. des Rings führt dazu, dass der weit überwiegende Teil der Scheibenprobe nichts zum Versagen beiträgt. Da Gewaltbrüche von spröden Werkstoffen, insbesondere bei Keramiken erfahrungsgemäß an statistisch verteilten Gefügefehlern initiiert werden, schränken dieser Zusammenhang und der damit verbundene kleine betroffene höchstbelastete Probenbereich die Aussagekraft der Festigkeitsprüfung signifikant ein.main disadvantage the ball-on-ring and the ball-on-three-ball trial is the least heavily loaded, i.e. tested Surface, which is essentially opposite to that of the centric upper sphere almost punctiform area limited to the disc. The strong voltage drop in this sample area towards the outer balls or of the ring leads to that the vast majority Part of the disk sample does not contribute to failure. Because violent breakages of brittle Materials, especially in ceramics experience statistically distributed structural defects be initiated, restrict this context and the small burden most affected Sampling the significance of the strength test significantly.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Prüfvorrichtung zu schaffen, die neben statisch eindeutigen Auflagebedingungen eine deutlich größere effektive Oberfläche mit maximaler mehrachsiger Prüfkraft zu testen gestattet.outgoing It is an object of the invention to provide a test device, the in addition to statically clear conditions a much larger effective surface with maximum multi-axis test load allowed to test.

Die Aufgabe wird durch eine Erfindung, nämlich eine Prüfvorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit einer Scheibenprobe mit einer ersten und einer zweiten planparallel zueinander ausgerichteten Oberfläche mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.The The object is achieved by an invention, namely a test device for determining the strength of a disk sample with a first and a second plane-parallel aligned surface with the features of the first claim solved. Subordinate claims advantageous embodiments the invention again.

Als Erfindung wird eine Prüfvorrichtung vorgeschlagen, bei der eine scheibenförmige Probe von beiden Seiten durch jeweils drei vorzugsweise abgerundete Auflageelemente belastet wird. Dabei sind die jeweils drei Auflageelemente in gleichen Abstand zueinander auf je einem fiktiven Kreis angeordnet, wobei die beiden Kreise konzentrisch zueinander angeordnet sind und voneinander abweichende Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise liegt die scheibenförmige Probe horizontal plan auf unteren Auflagern auf dem größeren Kreis, während die oberen Auflageelemente auf dem kleineren Kreis von oben auf die andere Seite der Probe angreifen.As an invention, a test apparatus is proposed, in which a disk-shaped sample from both sides preferably abge by three Rounded support elements is charged. The three support elements are arranged at the same distance from each other on each a fictitious circle, wherein the two circles are arranged concentrically to each other and have different diameter. Preferably, the disc-shaped sample lies horizontally flat on lower supports on the larger circle, while the upper support elements on the smaller circle engage from the top to the other side of the sample.

Im Sinne der im Rahmen des Stands der Technik zitierten Versuchstechniken lässt sich die Erfindung als Drei-Kugel-auf-drei-Kugel-Prüfvorrichtung bezeichnen.in the Meaning of the cited in the context of the prior art experimental techniques let yourself designate the invention as a three-ball-on-three-ball tester.

Durch die Anordnung mit jeweils drei Auflagerpunkten pro Oberfläche (Probenseite) wird zum einen völlige statische Bestimmtheit auf beiden Oberflächen sichergestellt, auch wenn diese un eben oder unbehandelt sind, und zum anderen ein großer Bereich (innerhalb des Kreises auf dem die Belastungskugeln liegen) mit dem maximal auftretenden Biegemoment beaufschlagt. Dabei ist eine zuverlässige Krafteinleitung bereits in vorteilhafter Weise während des gesamten Versuchablaufs gewährleistet. Einschränkungen, die sich durch eine ungleichmäßige Belastung oder durch die vorgenannten Setzungseffekte ergeben könnten und sich in ungewollte lokale Spannungsspitzer. und Fehlmessungen äußern, werden durch die vorgeschlagene Gestaltung der Belastungsvorrichtung erheblich reduziert.By the arrangement with in each case three bearing points per surface (sample side) becomes a complete one Static certainty on both surfaces ensured, even if these are flat or untreated, and on the other hand a large area (within the circle on which the load balls lie) with the maximum occurring bending moment applied. There is one reliable application of force already advantageously during the guaranteed throughout the experiment. Restrictions, which is characterized by an uneven load or by the aforementioned settlement effects could arise and in unwanted local stressors. and false measurements considerably by the proposed design of the loading device reduced.

Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass die höchste Belastung nicht nur im unmittelbar zwischen den drei Auflagern pro Seite angeordneten Probenbereich auftritt, sondern auf den Bereich des inneren fiktiven Kreises erstreckt, und zwar im Grundsatz unabhängig von der relativen Stellung der Auflageelementgruppe mit je drei Auflageelemente zueinander (vgl. 1a und b). Eine Symmetrie der Stellung und Ausrichtung der Auflagerelemente auf oberer und unterer Probenoberfläche ist jedoch zur Vermeidung von möglichen überlagerten Torsionsbelastungen und Schubspannungen zu vermeiden.Surprisingly, it has been shown that the highest load not only occurs in the sample area arranged directly between the three supports per side, but extends to the area of the inner fictitious circle, in principle regardless of the relative position of the support element group with three support elements to each other (see. 1a and b). However, a symmetry of the position and orientation of the support elements on the upper and lower sample surface is to avoid possible superimposed torsional loads and shear stresses to avoid.

An der Oberfläche der Platte herrscht ein zweiachsiger Spannungszustand. Im Falle der 0°-Anordnung (vgl. 1a) zeigen Berechnungen mit der Methode der finiten Elemente einen nahezu äqui-biaxialen Spannungszustand innerhalb des Kreises, der von den inneren Kugeln gebildet wird. Das Verhältnis der beiden an der Scheibenoberfläche auftretenden Hauptspannungen ist dort σ2/σ1≈1. Alle Oberflächenrisse erfahren also – ungeachtet ihrer Orientierung – eine reine „Modus-I-Belastung". Bei der um 60° gedrehten Anordnung (vgl. 1b) wird dagegen (abgesehen von einem sehr kleinen Bereich um das Scheibenzentrum) innerhalb des inneren Kreises ein Spannungszustand von σ2/σ1≈0.5. erzeugt. Dieser führt bei Oberflächenrissen zu einer „Mixed-Mode-Belastung. Im Regelfall liegt das Interesse der Festigkeitsprüfung bevorzugt bei der genannten äqui-biaxialen Belastung (vgl. 1a).At the surface of the plate there is a biaxial state of tension. In the case of the 0 ° arrangement (cf. 1a ) calculations using the finite element method show a nearly equi-biaxial state of stress within the circle formed by the inner spheres. The ratio of the two principal stresses occurring at the disk surface is σ 2 / σ 1 ≈1. All surface cracks thus experience - irrespective of their orientation - a pure "mode I load." In the arrangement rotated by 60 ° (cf. 1b ), on the other hand (apart from a very small area around the disk center) within the inner circle a stress state of σ 2 / σ 1 ≈0.5. generated. This results in surface cracks to a "mixed-mode load. As a rule, the interest of the strength test is preferred for the mentioned equi-biaxial load (cf. 1a ).

Die Erfindung und Einzeldetails dieser werden mit beispielhaften Ausführungsbeispielen und anhand der folgenden Figuren näher und nicht für eine allgemeine Betrachtung einschränkend erläutert. Es zeigenThe Invention and single details of these are exemplary embodiments and with the following figures closer and not for a general one Limiting contemplation explained. Show it

1a und b schematisch je eine Ausführungsform einer Drei-Kugel-auf-drei-Kugel-Prüfvorrichtung, 1a and FIG. 2 b schematically show an embodiment of a three-ball-on-three-ball testing device,

2a und b jeweils eine Ansicht einer unteren (a) und einer oberen Trägerplatte (b) für jeweils drei Belastungskugeln einer Kugel-auf-drei-Kugel-Prüfvorrichtung im Detail, 2a and b show in detail a view of a lower (a) and an upper carrier plate (b) for each three loading balls of a ball-on-three-ball testing device,

3 eine seitliche Ansicht mit partieller Schnittdarstellung einer Drei-Kugel-auf-drei-Kugel-Prüfvorrichtung gemäß der Ausführungsform nach 1a und b sowie 2a und b sowie 3 a side view with partial sectional view of a three-ball-on-three-ball tester according to the embodiment according to 1a and b as well 2a and b as well

4 eine weitere Ausführungsform der Prüfvorrichtung. 4 a further embodiment of the testing device.

Beide Ausführungsformen gemäß 1a und b umfassen je drei untere und drei obere Auflageelemente 1 bzw. 2, welche je auf einem fiktiven Kreis 3 und 4 im Winkel angeordnet sind und je ein nicht dargestelltes gleichseitiges Dreieck aufspannen. Die beiden Kreise sind konzentrisch zueinander angeordnet und weisen unterschiedliche Durchmesser auf. Zwischen den Auflageelementen ist eine zu prüfende kreisscheibenförmige Probe 5 mit zwei planparallel zueinander angeordneten Oberflächen als Lastangriffsflächen eingesetzt. Die probenseitigen Auflageflächen der Auflageelemente sind abgerundet, beispielsweise über eine Verwendung von Kugeln als Auflageelemente (vgl. 1a und b). Insbesondere bieten sich hierbei keramische oder gehärtete metallische Lagerkugeln als Auflageelemente an. Die oberen Auflageelemente 2 sind auf einer oberen Trägerplatte 6 befestigt, während die unteren Auflageelemente 1 dagegen auf einer unteren Trägerplatte 7 aufliegen.Both embodiments according to 1a and b each comprise three lower and three upper support elements 1 respectively. 2 which ever on a fictional circle 3 and 4 are arranged at an angle and each span an unillustrated equilateral triangle. The two circles are arranged concentrically to each other and have different diameters. Between the support elements is to be tested circular disc-shaped sample 5 used with two plane-parallel arranged surfaces as load application surfaces. The sample-side bearing surfaces of the support elements are rounded, for example via a use of balls as support elements (see. 1a and b). In particular, here ceramic or hardened metallic bearing balls offer as support elements. The upper support elements 2 are on an upper support plate 6 fastened while the lower support elements 1 on the other hand, on a lower support plate 7 rest.

Die beiden Trägerplatten 6 oder 7 sind so zueinander gelagert, dass sie relativ zueinander eine Kippbewegung in jede Richtung ausführen können. Es bietet sich an, eine der beiden Trägerplatten, vorzugsweise die untere, als Auflager fix in eine Belastungsvorrichtung einzusetzen, während die gegenüberliegende andere, vorzugsweise die obere, über eine zentralen Punkt in jede Richtung kippbar, vorzugsweise über eine Kugel 8 (vgl. 3), gelagert und über diesen mit einer Prüflast 9 belastbar ist. Gründe einer besseren Handhabung lassen eine bevorzugte Anordnung der oberen Auflageelemente 2 auf dem kleineren fiktiven Kreis 4 und der unteren Auflageelemente 1 auf dem größeren fiktiven Kreis 3 zu.The two carrier plates 6 or 7 are mounted to each other so that they can perform a tilting movement in each direction relative to each other. It is advisable, one of the two support plates, preferably the lower, use as a support fixed in a loading device, while the opposite other, preferably the upper, tilted over a central point in any direction, preferably via a ball 8th (see. 3 ) stored and over this with a test load 9 is resilient. Reasons for better handling let a preferred arrangement of the upper support elements 2 on the smaller fictional circle 4 and the lower support elements 1 on the larger fictitious circle 3 to.

Die Ausführungsformen gemäß 1a und b unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anordnung der oberen und unteren Auflageelemente zueinander. Während 1a eine Anordnung von oberen und unteren Auflageelementen im gleichen Winkel zueinander aufweist, sind diese in der Ausführungsform gem. 1b unter einem Winkel von 60° zueinander verdreht angeordnet. Beiden Ausführungsbeispielen gemein ist eine Symmetrie zwischen den Anordnungen zwischen den Auflageelementfraktionen auf den beiden Oberflächen der Proben zueinander, wodurch mögliche zusätzlich überlagerte Torsionsbelastungen oder Schubspannungen auf ein Minimum reduzierbar sind.The embodiments according to 1a and b differ essentially by the arrangement of the upper and lower support elements to each other. While 1a an arrangement of upper and lower support elements at the same angle to each other, they are in accordance with the embodiment. 1b arranged rotated at an angle of 60 ° to each other. Common to both embodiments is a symmetry between the arrangements between the support element fractions on the two surfaces of the samples to each other, whereby possible additionally superimposed torsional loads or shear stresses are reduced to a minimum.

Vorzugsweise sind die Auflagerelemente 1 und 2 gemäß der Detailansichten 2a und b und 3 Kugeln, die in radialen Nuten 10 in die beiden Trägerplatten 6 und 7 mit seitlicher Spielpassung eingesetzt sind. Damit die unteren, im Beispiel außen liegenden Kugeln 1 sich während der Belastung frei nach außen bewegen können, werden sie vor dem Versuch mit schwachen Federn 11 an den inneren Anschlag 12 gedrückt (2a). Die oberen, im Beispiel innen liegenden Kugeln sind dagegen so in die Nuten eingesetzt und mit Federn vorgespannt, dass sie einen äußeren Anschlag 13 angedrückt sich nach innen bewegen können (2b).Preferably, the support elements 1 and 2 according to the detail views 2a and b and 3 Balls in radial grooves 10 in the two carrier plates 6 and 7 are used with lateral clearance. So that the lower, in the example outside balls 1 they can move freely outward during loading, they become weak before attempting to do so 11 to the inner stop 12 pressed ( 2a ). The upper, in the example inside balls, however, are inserted into the grooves and biased with springs that they an outer stop 13 pressed on can move inward ( 2 B ).

Neben der in 2a und b und 3 dargestellten Federlösung zur Kugelfixierung kann auch die bei Biegeversuchen oft angewendete Magnetlösung verwendet werden, wobei jede Kugel über einen Dauermagneten an den jeweiligen Anlag gedrückt wird. Hierzu müssen die Kugeln aus magnetisierbarem Material (z.B. magnetisierbarem Stahl) hergestellt sein.In addition to the in 2a and b and 3 also shown the spring solution used for ball fixation often used in bending tests magnetic solution can be used, each ball is pressed by a permanent magnet to the respective investment. For this purpose, the balls must be made of magnetizable material (eg magnetizable steel).

Grundsätzlich, insbesondere im Zusammenhang mit den dargestellten Ausführungsformen gemäß 2a und b und 3 können auch zylinderförmige oder ausbauchend tonnenförmige Belastungsrollen mit radial orientierter Abrollrichtung, d. h. mit tangential zu den fiktiven Kreisen ausgerichteter Zylinderachse als Auflageelemente eingesetzt werden.Basically, in particular in connection with the illustrated embodiments according to 2a and b and 3 can also cylindrical or bulging barrel-shaped loading rollers with radially oriented Abrollrichtung, ie be used with tangentially aligned to the fictitious circles cylinder axis as support elements.

Die genaue Ausrichtung der beiden Trägerplatten 6 und 7 gegeneinander und damit auch die genaue Lage der Kugeln relativ zueinander wird durch zwei Stifte 14 realisiert, welche je in Spielpassung in einer Bohrungen 13 in mindestens einer der Trägerplatten realisierbar ist (2 und 3), die nach dem Einbau der Prüfanordnung in eine Prüfmaschine mit zwei zueinander verdrehsicheren Prüfaufnahmen vor der Belastung entfernt werden können.The exact alignment of the two carrier plates 6 and 7 against each other and thus the exact location of the balls relative to each other is through two pins 14 realized, which ever in clearance in a holes 13 in at least one of the carrier plates is feasible ( 2 and 3 ), which can be removed after the installation of the test arrangement in a testing machine with two mutually torsionally secure test recordings before loading.

4 repräsentiert eine weitere Ausführungsform, welche sich durch ein Führungselement 14 zur Führung aller sechs Auflageelemente 1 und 2 relativ zueinander und optional einer Führung der Probe 5 (Führungsschraube 19) auszeichnet. Dabei sind entweder drei Auflageelemente 1 oder 2 einer Probenseite oder alle sechs Auflageelemente orthogonal zu den Oberflächen der Probe beweglich im Führungselement parallel zu den Oberflächen der Probe geführt. Die Anordnung der Auflageelemente 1 und 2 sowie der Probe 5 entspricht der in den 1a und b beschriebenen Alternativen. 4 represents a further embodiment, which is characterized by a guide element 14 for guiding all six support elements 1 and 2 relative to each other and optionally a guide of the sample 5 (Lead screw 19 ). There are either three support elements 1 or 2 one sample side or all six support elements orthogonal to the surfaces of the sample movably guided in the guide element parallel to the surfaces of the sample. The arrangement of the support elements 1 and 2 as well as the sample 5 corresponds to the in the 1a and b described alternatives.

4 offenbart wie die vorgenannten 1 bis 3 beispielhaft eine horizontale Anordnung der scheibenförmigen Probe 5 so wie Kugeln als Auflageelemente, die alle in einem starren U-Profilförmigen Führungselement in durchgehende Bohrungen 20 in den Flanken des U-Profils orthogonal zu den beiden gegenüberliegenden Oberflächen der Probe beweglich geführt sind. Mit eingelegter Probe 5 liegt das Führungselement mit den unteren drei Kugeln plan auf einer Auflage 18 beispielsweise einer Druckplatte einer Prüfmaschine auf, während die oberen Kugeln aus den Bohrungen 20 des Führungselements 14 herausragen und durch eine Traversenplatte 17 orthogonal zu der oberen Oberfläche der Probe belastet werden. Die Traversenplatte 17 ist beispielsweise analog zu 3 durch eine Kugel 8 in allen Richtungen kippbar gelagert. An dieser Kugel 8 greift auch die Prüflast (Belastung 9) an, beispielsweise über eine obere Druckplatte oder Kugelaufnahme einer Prüfmaschine. 4 disclosed as the aforementioned 1 to 3 exemplifies a horizontal arrangement of the disc-shaped sample 5 as well as balls as support elements, all in a rigid U-shaped guide element in through holes 20 are movably guided in the flanks of the U-profile orthogonal to the two opposite surfaces of the sample. With inserted sample 5 the guide element is flat with the lower three balls on a support 18 For example, a pressure plate of a testing machine, while the upper balls from the holes 20 of the guide element 14 stick out and through a cross plate 17 orthogonal to the upper surface of the sample. The truss plate 17 is for example analogous to 3 through a ball 8th Tilted in all directions. At this ball 8th also attacks the test load (load 9 ), for example via an upper pressure plate or ball seat of a testing machine.

Es bietet sich an, das Führungselement 14 zumindest in den U-Profilflankenbereich elastisch oder biegeschlaff zu gestalten, wobei beispielsweise die Auflageelemente mit den entsprechenden Teilen des Führungselements 14 fest eingesetzt und damit geführt sind. Die vertikale Beweglichkeit wird dann über die elastischen oder biegeschlaffen Eigenschaften gewährleistet.It makes sense, the guide element 14 at least in the U-profile flank area to make elastic or limp, for example, the support elements with the corresponding parts of the guide element 14 firmly inserted and thus led. The vertical mobility is then ensured by the elastic or limp properties.

Literatur:Literature:

  • [1] D. Munz, T. Fett: Mechanische Verhalten keramischer Werkstoffe, Springer Verlag (1989) ISBN 3-540-51508, insbes. 5.133-136[1] D. Munz, T. Fett: Mechanical Behavior Ceramic Materials, Springer Verlag (1989) ISBN 3-540-51508, especially 5.133-136
  • [2] A. Börger, P. Supancic, R. Danzer : The ball on three ball test for strength testin of brittle discs: stress distribution in the disc, J. Europ. Ceram. Soc. 22 (2002) 5.1425-1436[2] A. Börger, P. Supancic, R. Danzer: The ball on three ball test for strength testin of brittle discs: stress distribution in the disc, J. Europ. Ceram. Soc. 22 (2002) 5.1425-1436

11
untere Auflageelementelower support elements
22
obere Auflageelementeupper support elements
33
fiktiver Kreisfictitious circle
44
fiktiver Kreisfictitious circle
55
kreisscheibenförmige Probecircular disk-shaped sample
66
obere Trägerplatteupper support plate
77
untere Trägerplattelower support plate
88th
KugelBullet
99
Belastungburden
1010
Nutgroove
1111
Federfeather
1212
innerer Anschlaginternal attack
1313
äußerer Anschlagouter stop
1414
Stiftpen
1515
Bohrungdrilling
1616
Führungselementguide element
1717
TraversenplatteTravers plate
1818
Auflageedition
1919
Führungsschraubelead screw
2020
Führungsbohrungguide bore

Claims (9)

Prüfvorrichtung für eine scheibenförmige Probe (5) mit einer ersten und einer zweiten sich jeweils gegenüberliegenden Oberfläche, umfassend a) je drei Auflageelemente (1) und (2) mit gerundeten Auflageoberflächen für jede der beiden Oberflächen, welche jeweils auf einem fiktiven Kreis (3) bzw. (4) auf der ersten bzw. zweiten Oberfläche der Probe (5) jeweils in gleichen Abstand zueinander aufliegen, wobei die beiden Kreise unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und konzentrisch zueinander angeordnet sind sowie b) eine Belastungsvorrichtung zum Andrücken der Auflageelemente auf die Probe (5) orthogonal zu den und mit jeweils gleicher Kraft auf die Oberflächen.Test device for a disc-shaped sample ( 5 ) having a first and a second respectively opposite surface, comprising a) each three support elements ( 1 ) and ( 2 ) with rounded support surfaces for each of the two surfaces, each on a fictitious circle ( 3 ) respectively. ( 4 ) on the first or second surface of the sample ( 5 ) each at the same distance from each other, wherein the two circles have different diameters and are arranged concentrically to each other and b) a loading device for pressing the support elements to the sample ( 5 ) orthogonal to and with the same force on the surfaces. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gerundeten Auflageoberflächen aus einem Hartmetall, Hartstoff, einer Keramik oder aus einem gehärtetem Metall bestehen.Tester according to claim 1, characterized in that the rounded support surfaces a hard metal, hard material, a ceramic or a hardened metal consist. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (1) und (2) Kugeln oder Rollen mit radial auf den Oberflächen nach innen weisenden Abrollrichtungen sind.Test device according to claim 1 or 2, characterized in that the support elements ( 1 ) and ( 2 ) Are balls or rollers with radially on the surfaces facing inwards Abrollrichtungen. Prüfvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsvorrichtung zwei Trägerplatten (6) und (7) umfasst, in denen jeweils drei Auflageelemente (2) bzw. (1) pro Oberfläche geführt sind und die relativ zueinander in jede Richtung kippbar gelagert sind.Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the loading device comprises two carrier plates ( 6 ) and ( 7 ), in each of which three support elements ( 2 ) respectively. ( 1 ) are guided per surface and which are mounted tiltable relative to each other in each direction. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Trägerplatten (6) oder (7) fest und die andere der Trägerplatten (6) oder (7) in jede Richtung kippbar gelagert ist und in der geometrischen Mitte zwischen den Auflageelementen (1) und (2) einen Einleitungspunkt für die Belastung (9) aufweist.Test device according to claim 4, characterized in that one of the carrier plates ( 6 ) or ( 7 ) and the other of the carrier plates ( 6 ) or ( 7 ) is tiltably mounted in each direction and in the geometric center between the support elements ( 1 ) and ( 2 ) an initiation point for the load ( 9 ) having. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungselement (14) mit Mitteln zur Führung der sechs Auflagerelementen (1) und (2) relativ zueinander und zu der Probe (5) vorgesehen ist.Test device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a guide element ( 14 ) with means for guiding the six support elements ( 1 ) and ( 2 ) relative to each other and to the sample ( 5 ) is provided. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durchgehende Führungsbohrungen (20) für drei Auflagerelemente (1) oder (2) umfassen.Test device according to claim 6, characterized in that the means comprise continuous guide bores ( 20 ) for three support elements ( 1 ) or ( 2 ). Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine biegeschlaffe oder elastische Bereiche des Führungselements (14) umfassen.Test device according to claim 6, characterized in that the means a pliable or elastic regions of the guide element ( 14 ). Prüfvorrichtung nach einem der Ansprühe 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (14) mindestens eine Führungsschraube (19) zur Führung der Probe aufweist und die Auflageelementen (1) und (2) bei eingesetzter Probe (5) durch eine Auflage (18) oder eine Traverse (17) belastbar sind.Test device according to one of the claims 6 to 8, characterized in that the guide element ( 14 ) at least one guide screw ( 19 ) for guiding the sample and the support elements ( 1 ) and ( 2 ) with inserted sample ( 5 ) by a condition ( 18 ) or a traverse ( 17 ) are resilient.
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