DE102014009373A1

DE102014009373A1 - Prüfvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Werkstoffkenndaten

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Publication number: DE102014009373A1
Application number: DE102014009373.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2015-12-24

Abstract

Eine Prüfvorrichtung zur Messung von hochdynamischen, einmaligen oder zyklischen Zugbeanspruchungen in mindestens einer Längsachse (7) nach der Split-Hopkinson-bar-Methode an dünnen Werkstoffproben < 1 mm, besteht aus je einer in Achsrichtung beweglich geführten, stangenförmig ausgebildeten Input- und Outputeinheit (1, 2) für die Einleitung und Messung von Kräften (2c) und ferner aus Vorrichtungen für die Befestigung mindestens eines zu prüfenden Werkstoffabschnittes an den Stirnseiten der sich gegenüberliegenden Input-/Outputeinheiten. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Input-/Outputeinheiten (1, 2) als Hohlkörper ausgebildet sind, wobei auf der Außenseite der Hohlkörper im Bereich der Stirnseiten (1a, 2a) form- und/oder kraftschlüssige Befestigungsmittel (4, 5) für die zu prüfenden Werkstoffabschnitte (3) vorgesehen sind. Die Proben werden zwischen je einer stangenförmig ausgebildeten und in zur Längsachse beweglich geführten Input- und Outputeinheit formschlüssig durch Kleben, Umwickeln und/oder Quetschen befestigt und dann einer dynamischen einmaligen oder zyklischen Zugbeanspruchung unterworfen, wobei sowohl die Zugkräfte als auch die Werkstoffkenndaten der Proben bestimmt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Messung von hochdynamischen einmaligen oder zyklischen Zugbeanspruchungen in mindestens einer Längsachse (7) nach der Split-Hopkinson-bar-Methode an dünnen Werkstoffproben < 1 mm, bestehend aus je einer in Achsrichtung beweglich geführten, stangenförmig ausgebildeten Input- und Outputeinheit (1, 2) für die Einleitung und Messung von Kräften (2c) und bestehend ferner aus Vorrichtungen für die Befestigung mindestens eines zu prüfenden Werkstoffabschnittes an den Stirnseiten der sich gegenüberliegenden Input-/Outputeinheiten.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung von Werkstoffkenndaten wie Fließspannungen, Festigkeit und Verformbarkeit mindestens einer dünnen folienartigen Probe unter Zugbelastung, wobei die Proben zwischen je einer stangenförmig ausgebildeten und in einer Achsrichtung beweglich geführten Input- und Outputeinheit für die Einleitung und Messung von Zugkräften befestigt werden.
Das Hopkinson Messprinzip beruht auf der Ausbreitung elastischer Spannungswellen in schlanken Stäben. Es gibt Prüfaufbauten für Druckbelastungen, Zugbelastungen und Torsionswellen. Bei Querschnittsänderungen durch zusätzliche Vorrichtungsteile wie Klemmvorrichtungen etc. an den schlanken Stäben kommt es zu Wellenreflektionen, die unerwünscht sind, weil sie die Meßqualität beeinträchtigen. In der Praxis konnten bisher Reflektionen an den Verbindungsstellen nur durch Reibschweissverbindungen (ohne Querschnittsänderungen) vermieden werden.
Für quasistatische langsame Folien-Prüfungen gibt es genormte Verfahren und Vorrichtungen, die vor allem für das Ziel einer einwandfreien Klemmung der Proben ausgelegt sind. Sie sind deshalb üblicherweise sehr schwer ausgebildet, um das Ziel einer möglichst steifen und zuverlässigen Klemmverbindung zu erreichen. Aus diesem Grund können mit den bisher genormten Vorrichtungen bei Prüfungen von folienartigen Proben mit Prüfgeschwindigkeiten von mehreren Metern/Sekunde keine Werkstoffkennwerte zur Charakterisierung von Kraft- und Verformungseigenschaften zuverlässig gemessen werden.
Für Druckversuche ist eine Werkstoffprüfvorrichtung der eingangs genannten Art als „Splitted Hopkinson-Pressure bar” seit 1948 bekannt. Diese Technik wurde von H. Kolsky in Proc. Phys. Soc. London, Vol. 62 B, p. 676–700 unter dem Titel „An Investigation oft he Mechanical Properties of Materials at very high rates of loading" 1949 veröffentlicht.
Für Zugversuche ist eine Werkstoffprüfvorrichtung der eingangs genannten Art in der Technik als „Splitted Hopkinson-tensile-bar” seit 1991 (siehe GH Staab e. a. „A direct tension split Hopkinson bar for high strain rate testing" in Exp. Mech. 31(3), p 232–235, 1991) beschrieben. Diese hat sich für „dicke” Proben aus Metall oder Kunststoff mit mehreren Quadratmillimetern Querschnitt bewährt.
In einem besonderen Anwendungsfall nutzt man für schnelle Zugversuche nur noch einen Stab, über den die Zugspannung in die Probe als Welle hineinläuft und dort mit Dehnungsmessstreifen gemessen werden kann. Diese Methode ist als OBM, „One Bar-Method” bekannt.
Dabei wird die Probe auf der einen Seite in eine Stahlstange eingeschraubt, z. B. mit M10 Gewinde und auf der anderen Seite in einem „Querhaupt” befestigt. Die Stange wird mit der Probe und dem Querhaupt vor einem rotierenden Rad fixiert. Im Rad befindet sich eine Schlagapparatur, die innerhalb einer halben Umdrehung des Rades ausfahren kann und die bei der nächsten Umdrehung mit zwei Stegen links und rechts auf das Querhaupt schlägt und das Querhaupt gemeinsam nach unten wegschlägt. Dabei wird die untere Probenhälfte mitgenommen und schließlich, nach einer gewissen Verlängerung, wird die Probe zerrissen. Die Kraft aus der Probe läuft als „Kraftimpuls” durch die mehrere Meter lange Stange, dem sogenannten „Output-Bar”, reflektiert am Ende, läuft zurück und die Messung ist beendet. In diesem Zeitfenster des Hin- und Zurücklaufens der Welle, die in Metallen mit etwa 5 km/s schnell läuft, muss der Versuch beendet sein oder der Rest des zeitlichen Signals bleibt nicht auswertbar, weil die Reflektionsverhältnisse in Probennähe sich überlagern und daher Messfehler auftreten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer zuverlässig und effizient arbeitenden Prüfvorrichtung und die Ermittlung von hochdynamischen Werkstoff-Kenndaten an dünnen folienartig ausgebildeten Proben, sowie die Bestimmung des mechanischen Festigkeits- und Verformungsverhalten und der Energieaufnahme von nicht-biegesteifen dünnen Folien, insbesonders Plastikfolien in einem einmaligen oder zyklischen Verfahren mit variablen Amplituden, variablen Verformungsgeschwindigkeiten, variablen Entlastungszeiten und variablen Temperaturen.
Ferner sollte ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Prüfung und Bearbeitung von Multi-Zugproben entwickelt werden.
Da das Folien-Kraftsignal voraussichtlich aber sehr klein sein wird, ist die Gefahr von Störungen durch konstruktiv bedingte Trägheitskräfte zu vermeiden.
Der Erfinder hat nun erkannt, unter welchen Bedingungen eine exakte Kraftmessung bei Foliendicken < 1 mm zu realisieren ist und wie die Kräfte in der Folie unter weitestgehender Vermeidung der durch Beschleunigungskräfte von Vorrichtungs- und Spannteilen verursachten Störungen gemessen werden können.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 genannten Merkmale einer neuen Prüfvorrichtung gelöst. Einbevorzugtes Verfahren zur Bestimmung von Werkstoffkenndaten wie Fließspannungen, Festigkeit und Verformbarkeit einer dünnen folienartigen Probe unter Zugbelastung besteht darin, dass die Proben zwischen je einem stangenförmig ausgebildeten und in einer Achsrichtung beweglich geführten Input- und Outputeinheit für die Einleitung und Messung von Zugkräften befestigt werden und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Proben am stirnseitigen Ende der als Hohlkörper ausgebildeten Einheiten am jeweiligen aussenseitigen Umfang kraft- und/oder formschlüssig durch Kleben, Umwickeln und/oder Quetschen befestigt wird und dann einer dynamischen einmaligen oder zyklischen Zugbeanspruchung unterworfen werden, wobei sowohl die Zugkräfte als auch die Werkstoffkenndaten der Proben bestimmt werden. Weitere bevorzugte Anwendungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 Prinzipieller Aufbau einer ersten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zur Messung von hochdynamischen Zugbeanspruchungen nach der Split-Hopkinson-tensile-bar-Methode
2 Prinzipieller Aufbau einer zweiten als Systembauteil ausgebildeten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zur Messung von quasistatischen und dynamischen Zugbeanspruchungen von folienartigen Proben in einer universell verwendbaren Proben-Hohlkörperanordnung, deren Probenform und Befestigungsart analog der Ausführung in 1 ist.
3 perspektivische Ansicht eines Folienwickels mit Mehrfachschnitten für eine Multi-Zugprobe nach der Erfindung
4 Querschnitt eines Versuchsaufbaus mit Primär- und Sekundärprobe an Split-Hopkinson-Stäben
5 prinzipielle Darstellung eines Versuchsaufbaus mit je einem Joch für die Primär- und Sekundärprobe analog zu 4
In 1 ist eine Prüfvorrichtung zur Messung von hochdynamischen Zugbeanspruchungen nach der Split-Hopkinson-tensile-bar-Methode in dünnen Werkstoffen < 1 mm dargestellt, bestehend aus einer oberen Stange für die Krafteinleitung in Form einer Hohlstange-input-Block 1, einem Output-Block 2 in Form einer unteren Hohlstange mit Führungszapfen 6 und untere/obere Befestigungsmittel 4, 5 und einer geeigneten Geometrie der Endbereiche 1b und 2b in Form einer oder mehreren Rillen für die Kraftübertragung auf den zu prüfenden Werkstoffabschnitt 3, im Beispiel einer dreifach gewickelten Folie.
2 zeigt eine zweite Ausführungsart der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zur Messung von quasistatischen und dynamischen Zugbeanspruchungen von folienartigen Proben in einer als Systembauteil 8, 9 ausgebildeten Hohlkörperanordnung. Diese besteht aus einem relativ kurzen oberen input- und einem unteren Output-Rohr mit der zur 1 analogen Folienbefestigung von oberer und unterer Klemmung 11, 12 eines Folienwickels 10. Das Systembauteil ist typischerweise mit einem Gesamtlängen- zu Durchmesserverhältnis Ls/Ds von 5–10 ausgestattet, wobei zur Gesamtlänge Ls alle Hohlkörperteile einschließlich evtl. Gewinde, Folienklemmung und evtl. Abstand durch Vorspannung gerechnet wurde. Dieses Verhältnis ist bevorzugt, andere Verhältnisse von Ls/Ds sind auch möglich.
Durch diese kurze Bauform ist es erfindungsgemäß möglich, die Messung des mechanischen Festigkeits- und Verformungsverhaltens mit der gleichen Probenform und Befestigungsart sowohl in einer Universalprüfmaschine mit quasistatischer bis dynamischer Zugbelastung als auch in einer Split-Hopkinson-tensile-bar-Prüfeinrichtung mit hochdynamischen Zugbeanspruchungen durchzuführen.
Übliche Bauformen einer Split-Hopkinson-tensile-bar-Prüfeinrichtung zeigen ein typisches Verhältnis L/D (Längen aller output/inputstangen zu Gesamtdurchmesser) von 100–500 × Durchmesser der output-Stange. Durch diesen Aufbau schlanker Stäbe ohne zusätzliche schwere Spannmittel wird erreicht, dass sowohl die bewegten zusätzlichen Massen als auch die Quellen möglicher Störgrößen bei der Reflektion von Kraftimpulsen erfindungsgemäß wesentlich verringert werden konnten.
Wie in 1, 2 dargestellt, sind bei der Prüfvorrichtung nach einer bevorzugten Variante der Erfindung die Hohlkörper über einen Führungszapfen 6, 13 ineinander gesteckt und ineinander verschiebbar ausgebildet. Im Messbereich 3a, 10a des zu prüfenden Werkstoffabschnitts 3 bzw. 10 kann eine Dehnungsfeld-Messeinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet werden.
Die Hohlkörper können als Rohre, Wabenkörper oder Hohlleiter ausgebildet werden, wobei die Befestigungsmittel an den Endbereichen der Hohlkörper bzw. den Klemmbereichen 1b, 2b bzw. 8a, 9a der Hohlkörper bevorzugt Rillen, Kerben oder Noppen aufweisen, die zur Klemmung des zu prüfenden Werkstoffabschnitts 3 bzw. 10 auf der Außenseite der Hohlkörper angeordnet sind.
Die Hohlkörper können aus Aluminium, Magnesium, CFK-Werkstoffen oder anderen leichten Werkstoffen bestehen. Vorzugsweise ist zwischen den Hohlkörpern ein elastischer Körper zur Erzeugung einer Vorspannung angeordnet, wobei der elastische Körper aus einer Zug- oder Druckfeder oder einem Gummipfropfen bestehen kann.
Ferner ist in 3 eine perspektivische Ansicht eines Folienwickels 17 mit Mehrfachschnitten 18 für eine Multi-Zugprobe nach der Erfindung dargestellt. Man erkennt die Mehrfachschnitte längs zur Wickelachse 19, die den Wickel in Streifen aufteilen, mit einer Ausgangslänge Lo und einer Ausgangsbreite Bo, wobei in diesem Beispiel ein Längen- zu Breitenverhältnis Lo/Bo von 10/1 der Messlänge von 10:1 gewählt wurde. Diese Anordnung hat sich bewährt, wie auch die vielen Normen zur Zugprüfung mit vorgegebenen Längen – zu Dicken – bzw. Durchmesserverhältnissen festlegen, um bei Zugversuchen mit einer Split-Hopkinson-tensile-bar-Prüfeinrichtung und mit einer Universalprüfmaschine eindeutige, einachsige Spannungsverteilungen im Meßquerschnitt der Probe zu gewährleisten. In Konformität zu diesen Vorgaben der Normen wird erfindungsgemäß nach dem Wickeln der Folienprobe und Befestigen auf den Input- und Outputblöcken die gewickelte Folie längs aufgeschnitten, um die gewünschten Lo/Bo- Verhältnisse zu erreichen. Der Zugversuch wird durch die gleichzeitige Prüfung von mehreren nebeneinander liegenden Zugproben zu einer Multizugprobenprüfung, wobei die Kraft F1 über die Input- und Outputblöcke 1, 2 und F2 über eine obere und untere Einspannvorrichtung 15, 16 in die Probe eingeleitet wird.
Nach 1 sind jeweils zwei Messstellen vorgesehen, nämlich für eine Kraftmessung im Bereich der Messstelle 2c am Rohr/am input-Block 2 und für eine Dehnungsmessung im Messbereich 3a, 10a.
In 2 für Prüfungen mit niedrigeren Geschwindigkeiten kann statt der Kraftmessung nach 1 auch eine externe Kraftmeßdose 20 nach 2 gewählt werden.
Der Versuchsaufbau nach 4 zeigt ein oberes Rohr 1 (Inputblock) und ein unteres Rohr 2 (Outputblock), zwischen denen ein Zwischenstück 21 angeordnet ist. Analog zu 1 werden eine Hauptprobe 21 und eine Sekundärprobe 23 über je eine obere und eine untere Klemmung 24, 25 bzw. 26, 27 mit dem Imput/Outputblock verbunden.
Im dargestellten Beispiel besteht die Hauptprobe 21 aus einer dreilagigen Folie, die zunächst mittels oberer Klemmung 24 am oberen Rohr 1 und am unteren Ende über eine untere Klemmung mit dem Zwischenstück 21 verbunden ist. Die Sekundärprobe 23 wird über eine obere Klemmung 26 ebenfalls am Zwischenstück 21 befestigt und am unteren Ende über eine untere Klemmung 27 mit dem Unterrohr 2 verbunden.
Zu allen übrigen Details des Versuchsaufbaus gemäß 4 wird auf die obige Beschreibung von 1 verwiesen. Dies betrifft auch die Anordnung einer Kraftmessstelle 28 am oberen Rohr 1, mit Hilfe der die in Pfeilrichtung angreifenden Kräfte bestimmt werden können.
Für die Ermittlung von Werkstoffkenndaten können dann folgende Fälle unterschieden werden:

A) Bei Zugversuchen mit „glatten”, d. h. ungekerbten Proben, z. B. mit einem bestimmten Längen/Breitenverhältnis der Messlänge, z. B. 5:1. In diesem Fall kann eine einzige Wicklung in Form einer Folienlage z. B. in vier Längsstreifen entsprechend 4 Meßlängen längs aufgetrennt werden. Dieser Fall wird eher bei dickeren Folien mit einer Foliendicke größer 1 mm gewählt werden, ist aber auch bei dünneren Folien anwendbar.
B) Bei dünneren Folien mit Foliendicken in der Größenordnung von Hundertstel Millimetern muß eine Mehrfachwicklung in Form eines Folienwickels gewählt werden, um größere Querschnitte auf engem Raum prüfen zu können. Dann geht der Spannungszustand der Zug-Prüfung vom „einachsigen” Zustand in einen zunehmend mehrachsigen Zustand über, je nach Länge der Wicklung, der üblicherweise durch einen Mehrachsigkeitsgrad zwischen eins bis zwei gekennzeichnet ist. Der bei einer Belastung in der Prüfvorrichtung entstehende biaxial ähnliche Verformungszustand kann experimentell an der Folienoberfläche gemessen werden.
C) Gemessen werden Festigkeitsdaten wie Zug-Fließspannungen in Abhängigkeit der Verformung und Verformungsdaten wie Gleichmaß-Dehnung und Bruch-Dehnung (Dehnung beim Bruch) sowie die Energieaufnahme
D) Es gibt auch eine Norm für Folienprüfungen, bei denen die Probenform mit einer bestimmten Kerbgeometrie vorgegeben ist. Dann wird die Kraft beim Erweitern des Kerbes/des Risses und damit ebenfalls die Energie gemessen, die dann als „Rißerweiterungs-Energie bezeichnet wird.
E) Wenn der Werkstoff anisotrop ist, d. h. in Längs- und Querrichtung unterschiedliche Eigenschaften besitzt, dann kann die Probe in verschiedenen Richtungen untersucht werden und durch Vergleich der Grad der Anisotropie festgestellt werden.
F) Unterscheidung zwischen elastischen und bleibendem plastischen Verhalten durch zyklische hochdynamische Versuche.

Bei der zyklischen Belastung können folgende Parameter gemessen werden:
1) Amplitude des Erst-Impulses, 2) Schnelligkeit/Geschwindigkeit des Erst-Impulses, 3) Zeitlicher Abstand von Erst- zu Zweitimpulses, 4) Schnelligkeit/Geschwindigkeit des Zweitimpulses, 5) Unterschiedliche Geschwindigkeiten von Erst – zu Zweitimpuls, 6) alle Belastungen als Funktion der Temperatur.
Das Werkstoffverhalten wird technisch als „History-Effect” bezeichnet. Dabei wird festgestellt, welches Erinnerungsvermögen ein Werkstoff auf eine vorhergehende plastische Verformung hat oder wie sich das anschließende Werkstoffverhalten durch eine vorherige kleine oder größere Verformung ändert.

G) Mit dem Rotationsschlagwerk können in zwei getrennten Versuchen zwei Impaktbelastungen auf die Probe wirken: Erst ein Versuch mit einer schwachen „Opferprobe” oder Sekundärprobe, die unterhalb der Primär- oder Hauptprobe angebracht ist und beim Zerreißen der Opferprobe mit ihrer schwachen Last kurzfristig an der Hauptprobe zieht, z. B. mit 25% der Last, die die Hauptprobe ertragen kann. Diese Last kann die Hauptprobe entweder nur rein elastisch belasten oder diese nur sehr wenig plastisch verformen. Nach der Entlastung von diesem Erstschlag wird in der Meßlänge der Hauptprobe gemessen, wie sich das Material nach dieser plastischen Längung wieder allmählich zurückverformt. In einem zweiten Versuch, mehrere Minuten später wird dann die Hauptprobe bis zum Versagen belastet und dabei der History-Einfluss gemessen.

Die Absicht ist, mit wenigstens zwei gestuften sehr schnellen „Doppelschlägen” an einer Probe die Auswirkung eines vorherigen Schlages zu erproben. Mit einer anderen Hauptprobe kann im nächsten Schritt eine festere Opferprobe verwendet werden, die z. B. 50% der Hauptlast ertragen kann, dabei die Hauptprobe auch höher plastisch verformt, so daß die Auswirkung der höheren Schlagamplitude gemessen werden kann.
Somit kann man den gewünschten zyklischen Wechselversuch mit stetig steigenden Amplituden durch eine Serie von mehreren „Doppelschlag-Versuchen” ersetzen, die zwar nur eine Schleife vor der Hauptbelastung enthält, dessen Ablauf aber dynamisch beherrschbar ist.

H) Bei einem Versuch mit Primär- und Sekundärprobe kann einerseits abgewartet werden, bis die Kriechprozesse vollständig abgeschlossen sind. Andererseits kann durch schneller aufeinanderfolgende Belastungen der History-Effekt von Werkstoffen untersucht werden, wie er in der Realität schneller industrieller Produktionsprozesse auftreten kann.

Verfahrensbeschreibung mit Doppelschlag
Bei Werkstoffen wie hochlegierten Stählen wirkt sich eine Entlastung bei einer elastisch oder plastisch verformten Probe auf das nachfolgende Fließspannungs-Verhalten aus, wenn die Folgebelastung in die gleiche Richtung geht wie zuvor. Nach der Entlastung setzt ein Kriechen im Sinne eines Zusammenziehens im Zehntel% Bereich ein.
Bei Kunststoffen ist dieser Effekt eines viskosen Verhaltens besonders ausgeprägt. Der viskose Effekt ist Zeit- und Temperatur-abhängig und vollzieht sich sowohl plastisch als auch teilweise als elastische Verformung. Es muss dann experimentell ermittelt werden, mit welcher Amplitude der viskose Effekt auftritt und wie das nachfolgende Verhalten von der vorherigen Verformung-/Belastung beeinflusst wird. Die gemessenen Eigenschaften können als History-Effekt in Modellrechnungen zur simulativen Voraussage und Verbesserung der Prozesssteuerung verwendet werden.
Im Versuchsfeld findet das Prüfen des zu untersuchenden Werkstoffs dann so statt, dass ein Joch am unteren Rohr oder an der unteren Klemmung der Sekundärprobe befestigt wird und die Kralle des Rotationsschlagwerks erst an der Sekundärprobe zieht und diese vom unteren Ende des Zwischenstücks abreißt, dann wird ein neues Joch am unteren Ende der Hauptprobe bzw. an der Klemmung der Hauptprobe angeschraubt und im nächsten Versuch wird die Hauptprobe zerrissen.
Eine Alternative zum obigen Versuchsaufbau zeigt die schematische Darstellung einer Kraftmessung am Hopkinsonstab gemäß 5.
Am oberen Rohr 1 befindet sich die Kraftmessstelle 28. Zwischen dem oberen Rohr 1 und dem unteren Rohr 2 ist das Zwischenstück 21 angeordnet, welches die untere Klemmung 25 für die Hauptprobe 22 und die obere Klemmung 26 für die Sekundärprobe 23 trägt.
In Ergänzung zum Ausführungsbeispiel nach 4 befindet sich an der unteren Klemmung 25 ein oberes Joch 29 mit einer Aufschlagfläche 31 für die Hauptkralle eines Rotationsschlagwerks (nicht dargestellt). Die Pfeilrichtung an der Aufschlagfläche 31 gibt die Bewegungsrichtung der Hauptkralle an.
Analog zu diesem Detail der Hauptprobenklemmung befindet sich an der unteren Klemmung 27 der Sekundärprobe 23 ein unteres Joch 30 mit einer Aufschlagfläche 32 für das nicht-dargestellte Rotationsschlagwerk. Auch hier gibt die Pfeilrichtung die Bewegungsrichtung der Sekundärkralle bei Betätigung durch das Rotationsschlagwerk an.
Das Prinzip besteht in der Kombination von zwei Rotationsschlagwerken, oder anderen geeigneten Vorrichtungen, die auf den gleichen Probenaufbau wirken. Die eine Kralle wirkt als Hauptkralle von links und die andere Kralle von rechts als Sekundärkralle auf die Haupt- bzw. Sekundärprobe. Die Hauptprobe und die Sekundärprobe werden vor dem Versuch über ein Zwischenstück mit einander verbunden. Zusätzlich ist für jede der beiden Proben je ein Joch für die Haupt- und Sekundärkralle vorgesehen. Damit spart man die Montagezeit für ein neues Joch, das nach dem Abreißen der Sekundärprobe an der Hauptprobe befestigt und ausgerichtet werden müsste.
Bei der neuen Vorrichtung mit zwei Krallen kann ein neuer Zyklus direkt im Anschluß erfolgen und nicht erst nach einer Montagezeit von mehreren Minuten zum Umrüsten der Vorrichtung. Es besteht also die Möglichkeit, die Zeit zwischen dem Erstschlag auf die Sekundärprobe und dem Zweitschlag auf die Hauptprobe frei zu wählen.
Die Daten können für alle Kunststofffolien, Gewebe, Textilien, Vlies, Faserverbunde, Schlauchmaterialien oder auch für weiche dünne Metallfolien etc. ermittelt werden, wenn die folienartigen Werkstoffvarianten sich wie eine Folie spannen lassen, ohne daß Schädigungen in der Messlänge entstehen.
Besonders vorteilhaft ist die neue Vorrichtung für sehr dünne Folien von z. B. nur 1/100 mm Dicke geeignet, bei denen die plastischen Verformungen bei Fließspannungen schon bei sehr niedrigen Spannungen z. B. etwa bei 1 N/mm² beginnen. Dann muß der Wickel ca 100 mm breit sein, um wenigstens eine Kraft von 1 N messen zu können. Mit wachsender Verformung steigen die Fließspannungen weiter auf z. B. 10 bis 30 N/mm². Wenn die Konstruktion in ihrer Größe entsprechend angepasst wird, kann die Foliendicke eines Wickels auch im Millimeter-Bereich liegen.
Zur exakten Erfassung des Dehnungszustandes z. B. mit einem Aramis-Meßsystem der F. GOM o. ä. wird auf den Messbereich eine Kamera gerichtet und dabei ca. ein 60°Ausschnitt bzw ein Sechstel der Wicklung/Folienlage erfasst.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass im Regelfall bei ungekerbten Proben die Klebekräfte zwischen den Folienlagen viel höher als die Folienspannungen sind und daher eine Verschiebung der Folienlagen auch ohne zusätzliche Befestigungsmittel nicht zu erwarten ist.
Wenn die Folien durchsichtig oder durchscheinend sind, dann kann man Markierungen noch durchscheinen sehen und damit feststellen, ob bei Folienwickeln sich eine Schicht sich gegenüber der tieferliegenden Schicht verschoben hat.
Die Maße der hohlen Hopkinson-Rohre können dem Messproblem angepasst werden – zumindestens im Kraftmeßbereich.
Desweiteren können nach einem bevorzugten Verfahren zur Bestimmung von Werkstoffkenndaten wie Fließspannungen, Festigkeit und Verformbarkeit einer dünnen folienartigen Probe unter Zugbelastung nach dem Hopkinson Prinzip die Hohlkörper als masse- und reflektionsarme Systembauteile zur Kraftmessung ausgebildet sein und die Probe zwischen den stangenförmigen Hohlkörpern als Impuls-/Wellenleitern befestigt und mit Prüfgeschwindigkeiten zwischen 2 m/sec bis 50 m/sec belastet werden.
Bei der Schlagapparatur sind zwei Versuchsanordnungen zu unterscheiden:

a) der klassische Hopkinson-Zug-Aufbau
b) die OBM-Vorichtung unter Verwendung von „Rotationsschlagwerken” sog.” RSO”, deren Nasen, die ein Querhaupt nach unten wegschlagen und im vorhandenen Fall 20 mm bzw. 55 mm lichten Abstand haben. (Andere Abstände sind möglich). Diese Technik nennt man „One-Bar-Method”, weil eine Kralle und das Querhaupt den „Input-Bar” ersetzt.
c) Aufbau mit zwei Linearmotoren

Bei diesem Aufbau bewegt der eine Linearmotor das Joch der Sekundärprobe und verformt damit die Sekundärprobe bis zum Bruch. Die Sekundärprobe ist unmittelbar am Joch der Hauptprobe befestigt, sodaß die Kräfte beim Verformen der Sekundärprobe auch die Hauptprobe elastisch und eventuell auch plastisch verformen. Mit dem zweiten Linearmotor, wirkend auf das Joch der Hauptprobe, wird die Belastung und Verformung der Hauptprobe mit den gewünschten Verformungsgeschwindigkeiten bewerkstelligt. Aus dem zeitlichen Abstand der beiden Impulse und der Amplitude der Opfer- oder Sekundärprobe entsteht die Belastungshistorie, deren Auswirkung an der Hauptprobe ermittelt wird. Durch die hohe mögliche Dynamik der Linearmotoren können hohe Schlaggeschwindigkeiten bis 10 m/s erreicht werden, sodaß auch hier die Hopkinson-bar-Kraftmeßtechnik angewendet werden muß.
Ferner kann eine leichte Vorspannung dafür sorgen, dass die Proben gleichmäßiger belastet werden. Wenn die Schichten bei der Wicklung nicht zueinander verrutschen, dann ist die auf den Außenoberflächen gemessene Dehnung auch die innen auftretende Dehnung. Dazu kann man außen zwei Dehnungen messen

a) die Verlängerung in Richtung der Meßlänge zwischen zwei Marken (optisch analog mit einem elektro-optischen Meßsystem) an der Grenze der Meßlänge oder
b) „digital” durch Hochgeschwindigkeits-Fotografie und eine Speckle-Methode (DIC = Digital Image Correlation), bei der die ganze Meßlänge und -breite als Feld vermessen wird in X- und Y-Richtung, also in Längs- und gleichzeitig in Querrichtung. Da das Meßfenster auch größer als die Meßlänge gewählt werden kann, kann man ein eventuelles Rutschen der Folie an den Klebungen oder Einkerbungen detektieren und kompensieren.

1. Ausführungsbeispiel mit einer Zugbeanspruchung

1.1 Hopkinson-tensile-bar-Aufbau: Wenn ein Impactor durch geeignete Geometrie eine Verschiebung mit einer hohen Geschwindigkeit von z. B. 10 m/s auf den Eingangsstab- oder Input-stab überträgt, dann würde eine Zugwelle über die Probe/Folie 3 in den Output-bar 2 laufen und die Zugkraft könnte durch Kraftmessung an der Messstelle 2c erfolgen. Auf diese Weise kann man durch Veränderung der Geschwindigkeit die Belastungsgrenze bei der jeweiligen Geschwindigkeit ermitteln.

Zwei Hopkinsonstäbe sind über eine Folienprobe 3 mechanisch verbunden: Wenn man das untere Rohr 2 schlagartig nach unten (bzw. schlagartig vom oberen Rohr 1 weg bewege), bleibt aus Trägheitsgründen das Rohr 1 im Raum stehen und die Folienprobe wird gelängt/gedehnt. Beim normalen Hopkinson-Aufbau sind die beiden Hopkinsonstangen 1 und 2 gleich lang mit ca. 2–3 Meter und am Ende von Stab 2 wird an einem Bund mit einem separaten Mantelrohr, welches die Stange 1 umschließt, über einen Bund/Kragen am Ende der Stange 2 ein Stoß in die Stange 2 eingeleitet, so daß ein Zugimpuls vom Bund der Stange 2 kommend, über die Stange 2 und die Probe in den zweiten Hopkinsonstab 1 läuft. Das Hopkinson-Prinzip funktioniert nur, wenn der Schlag sehr schnell ausgeführt wird, weil sonst die Trägheitskraft von Stange 1 nicht genügend gegenhalten kann. Für geringere Geschwindigkeiten unter 2 Meter/sec gilt der Aufbau nach 2, bei dem mechanisch über eine spezielle Einspannung 15, 16 an den Stangenenden gezogen werden kann.
Dieser Inhalt wird schon durch Abschnitt 1.2 One-bar-methode abgedeckt
Bei der Zweifachbelastung ordnet man eine zweite, schwächere Sekundärprobe unter die Haupt-Probe an wie in 4 dargestellt und zieht beim ersten Schlag sowohl an der schwächeren Probe als auch gleichzeitig an der stärkeren Probe. Damit leitet man einen schwachen Impuls, entsprechend der Kräfte der Sekundärprobe, in die Hauptprobe ein, egal wie schnell sich die Hopkinsonstangen bewegen. Nach dem Zerreissen der Sekundrärprobe muß man anschließend sofort die Stange 2 wieder an der Hauptprobe befestigen und den Versuch mit der Hauptprobe folgen lassen. Da der Umbau ein paar Minuten dauert, kann zwar der Kunststoff sich in Ruhe wieder zusammenziehen, aber zwei schnelle Schläge direkt hintereinander sind nicht möglich.
4 gilt für den allgemeinen Hopkinsonaufbau. Wenn man das Prinzip von Sekundärprobe und Hauptprobe am bisherigen Rotationsschlag mit nur einer vorhandenen Kralle verwirklichen will, muß man mit zwei Jochs arbeiten: Das erste „Sekundärjoch” wird an der Sekundärprobe befestigt und nach dem Zerreissen der Sekundärprobe muß das zweite „Hauptjoch” schnell an dem Zwischenstück der 4 befestigt/bzw. angeschraubt werden, damit der Hauptversuch stattfinden kann und nicht allzuviel Zeit zwischen Erst- und Zweitschlag vergeht.

1.2 One-Bar Methode: Beim Rotationsschlagwerk (RSO) wird der Outputbar 2 der Vorrichtung benutzt wie oben erklärt, nur der Eingangsstab 1 ist sehr kurz gebaut. Am Ende von Inputblock 1 wird das Querhaupt angebracht, auf das die Krallen des Rades des Rotationschlagwerkes schlagen und das Querhaupt blitzartig beschleunigen und mit sich führen. Dann nehmen die beiden Krallen das Querhaupt mit sich, und ziehen schlagartig an der Probe, weil der Transmitterbar oder Outputblock 2 aus Trägheitsgründen sich so schnell nicht von der Stelle bewegt. Dann läuft eine Welle, die der Proben- oder Folienkraft entspricht in den Outputbar 2, ohne daß Reflexionen den Meßverlauf an der Meßstelle 2c stören.

Mit der vorbeschriebenen Erfindung ist die genaue Ermittlung von hochdynamischen Werkstoff-Kenndaten von dünnen Folien möglich. Das Ziel ist eine exakte Kraftmessung zu realisieren, die die Kräfte in der Folie misst und die hohen Beschleunigungskräfte für die schweren Vorrichtungsteile eliminiert. Da das Foliensignal aber sehr klein sein wird, weil die Folien weich und im Hundertstel-Millimeter dünn sein können, sind die Störungen aus den Trägheitskräften durch die Erfindung zu vermeiden.
Bevorzugt wird vor dem Aufbringen der Belastung die Probe durch Auseinanderbewegen der Hohlkörper (input-outputblöcke 1, 2 bzw. Systembauteile 8, 9) elastisch vorgedehnt/vorgespannt. Die Hohlkörper lassen sich vorspannen, wenn im Hohlkörper eine dünne kleine Spiralfeder die beiden Endbereiche der Blöcke 1 und 2 bzw. der Bauteile 8, 9 auseinanderdrückt. Die Feder ist beim Wickeln arretiert und wird nach dem Wickeln freigegeben, um die Folien wie ein gewickeltes Rohr gleichmäßig über 360° zu spannen.
Erfindungsgemäß soll die Folie um die als Hohlkörper ausgebildeten Endbereiche 1b, 2b bzw. 8a und 9a herum gewickelt werden, um eine möglichst große Breite der Folie zu erreichen und damit einen größeren Querschnitt für die Prüfung zugänglich zu machen. Außerdem kann auf diese Weise die zu untersuchende Folie/der Querschnitt den gewünschten Mindestkräften der Prüfvorrichtung angepasst werden, wobei vorzugsweise die folienartige Probe in Form eines geschlossenen Wickels an den stirnseitigen Enden der Hohlkörper befestigt wird. Es können auch mehrere Lagen der folienartigen Probe um die Enden der Hohlkörper gewickelt werden.
Ferner können bevorzugt die Lagen der folienartigen Probe an beiden Seiten des Meßbereichs 3a, 10a miteinander verklebt werden, wobei, wenn erforderlich, die folienartige Probe in mindestens eine am äußeren Umfang des Hohlkörper angeordnete Rille gepresst und befestigt wird.
Es ist von Vorteil, wenn die Proben an den Enden der Hohlkörper auf diese aufgewickelt und durch metallische Drähte oder textile Fäden befestigt sind. Dabei kann das folienartige Probenmaterial aus Kunststoff, Metall, Textilien, Gewebe, Vlies, Faserverbundmaterial oder Schlauchmaterial bestehen.
Wie in 2 dargestellt, ist das Systembauteil im Bereich der Meßlänge der Folie geteilt und über einen Führungszapfen lose ineinander gesteckt. Die Messlänge beträgt z. B. 10 mm und das kurze, untere Ende kann in einem Querhaupt (nicht dargestellt) befestigt werden. Damit wird erreicht, dass beim Zerreißvorgang sich nur die Folie längt.
Die masse- und reflexionsarme Befestigung der Folie auf einem Hohlkörper wird (außer durch Klebung) durch umlaufende Nuten oder Rillen, wie ein Gewinde sie hat, erreicht, indem man mit Zwirn oder sehr dünnen Stahldrähten die Folie in die Rillen hineinzwängt. Vorzugsweise sind die Kanten der Rillen scharfkantig ausgebildet oder nur ganz leicht abgerundet. So kann bei mehreren Rillen eine ausreichende form- oder kraftschlüssige Verbindung mit der Folie erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch die Vermeidung der Faltenbildung. Eine faltenfreie Aufwicklung der Folie auf den Hohlkörper gelingt vorzugsweise mit doppeltklebendem Klebefilm, mit dem man einen glatten Wickel erzeugt durch gleichzeitiges Ankleben. Wenn der Wickel faltenfrei ist, wird die Folie Rille für Rille mit Zwirn/Draht links und rechts von der Meßlänge fixiert. Zur Straffung und Einstellung einer gewissen Vorspannung der gewickelten Folie wird zwischen die Hohlkörper eine kleine Druck-Feder eingebaut, die den kurzen Stangenteil von dem langen Stangenteil wegschiebt.
Bezugszeichenliste

1: Inputblock
1a: Stirnseite Inputblock
1b: Endbereich Inputblock
2: Outputblock
2a: Stirnseite Outputblock
2b: Endbereich Outputblock
2c: Kraftmessstelle
3: Werkstoffabschnitt
3a: Messbereich
4: Befestigungsmittel Input
5: Befestigungsmittel Output
6: Führungszapfen
7: Längssachse
8: Systembauteil Input
8a: Klemmbereich Input
9: Systembauteil Output
9a: Klemmbereich Output
10: Folienwickel
10a: Messbereich Folienwickel
11: Obere Klemmung
12: Untere Klemmung
13: Output Führungszapfen
14: Längssachse
15: Obere Einspannvorrichtung
16: Untere Einspannvorrichtung
17: Folienwickel
18: Mehrfachschnitte
19: Wickelachse
20: Kraftmessdose
21: Zwischenstück
22: Hauptprobe
23: Sekundärprobe
24: Obere Klemmung Hauptprobe
25: Untere Klemmung Hauptprobe
26: Obere Klemmung Sekundärprobe
27: Untere Klemmung Sekundärprobe
28: Kraftmessstelle oberes Rohr
29: Oberes Joch Hauptprobe
30: Unteres Joch Sekundärprobe
31: Aufschlagfläche Hauptkralle
32: Aufschlagfläche Sekundärkralle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

H. Kolsky in Proc. Phys. Soc. London, Vol. 62 B, p. 676–700 unter dem Titel „An Investigation oft he Mechanical Properties of Materials at very high rates of loading” 1949 [0005]
GH Staab e. a. „A direct tension split Hopkinson bar for high strain rate testing” in Exp. Mech. 31(3), p 232–235, 1991 [0006]

Claims

Prüfvorrichtung zur Messung von hochdynamischen, einmaligen oder zyklischen Zugbeanspruchungen in mindestens einer Längsachse (7) nach der Split-Hopkinson-bar-Methode an dünnen Werkstoffproben < 1 mm, bestehend aus je einer in Achsrichtung beweglich geführten, stangenförmig ausgebildeten Input- und Outputeinheit (1, 2) für die Einleitung und Messung von Kräften (2c) und bestehend ferner aus Vorrichtungen für die Befestigung mindestens eines zu prüfenden Werkstoffabschnittes an den Stirnseiten der sich gegenüberliegenden Input-/Outputeinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Input-/Outputeinheiten (1, 2) als Hohlkörper ausgebildet sind, wobei auf der Außenseite der Hohlkörper im Bereich der Stirnseiten (1a, 2a) form- und/oder kraftschlüssige Befestigungsmittel (4, 5) für die zu prüfenden Werkstoffabschnitte (3) vorgesehen sind.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsmittel für eine Primär- und eine Sekundärprobe in Belastungsrichtung der Werkstoffprobe hintereinander angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper als Rohre, Wabenkörper oder Hohlleiter ausgebildet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (4, 5) an den stirnseitigen Endbereichen (1b, 2b) der Hohlkörper Rillen, Kerben oder Noppen aufweisen, die zur Klemmung des zu prüfenden Werkstoffabschnitts (3) auf der Außenseite der Hohlkörper angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Input-/Outputeinheiten mit mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieben in Form von Linearmotoren verbunden sind.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Input-/Outputeinheiten mit einer Krallenaufschlagfläche für die Betätigung über ein Rotationsschlagwerk ausgestattet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlstangen aus Aluminium, Magnesium, CFK-Werkstoffen oder anderen leichten Werkstoffen besteht.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hohlkörpern ein Zwischenstück (21) und/oder ein elastischer Körper zur Erzeugung einer Vorspannung angeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Körper aus einer Zug- oder Druckfeder oder einem Gummipfropfen besteht.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper ineinander gesteckt und ineinander verschiebbar sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Messbereich (3a) des zu prüfenden Werkstoffabschnitts (3) eine Dehnungsfeld-Messeinrichtung angeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper als Systembauteile (8, 9) mit einem Längen- zu Durchmesserverhältnis Ls/Ds von 5–10/1 ausgebildet sind.
Verfahren zur Bestimmung von Werkstoffkenndaten wie Fließspannungen, Festigkeit und Verformbarkeit mindestens einer dünnen folienartigen Probe unter Zugbelastung, wobei die Proben zwischen je einer stangenförmig ausgebildeten und in zur Längsachse beweglich geführten Input- und Outputeinheit befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe oder die Proben am stirnseitigen Ende der als Hohlkörper ausgebildeten Einheiten am jeweiligen aussenseitigen Umfang kraft- und/oder formschlüssig durch Kleben, Umwickeln und/oder Quetschen befestigt werden und dann einer dynamischen einmaligen oder zyklischen Zugbeanspruchung unterworfen werden, wobei sowohl die Zugkräfte als auch die Werkstoffkenndaten der Proben bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Proben in Form einer Primär- oder Hauptprobe und einer Sekundärprobe mit variabler Amplitude belastet und dann entlastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- und Entlastung der Proben als zyklische Beanspruchung mehrfach erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–15 dadurch gekennzeichnet, dass die Proben mit steigender Verformungsgeschwindigkeit belastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkräfte über ein Rotationsschlagwerk, einen Linearmotor oder ein hydraulisches System in die Input- und Outputeinheit eingeleitet werden, wobei jede Antriebeinheit mit einer Kralle verbunden ist und die Krallen in zeitlicher Folge nacheinander auf die Proben einwirken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper und die Probe für die Einleitung und Messung von Zugkräften nach dem Hopkinson-Prinzip mit Prüfgeschwindigkeiten zwischen 2 m/sec und 50 m/sec beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13–18, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Belastung die Probe durch Auseinanderbewegen der Hohlkörper elastisch vorgedehnt/vorgespannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die folienartigen Proben in Form eines Wickels an den Enden der Hohlkörper oder eines Zwischenstücks befestigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen der folienartigen Probe um die Enden der Hohlkörper gewickelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen der folienartigen Probe an beiden Seiten der Meßstrecke miteinander verklebt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die folienartige Probe in mindestens eine am äußeren Umfang des Hohlkörper angeordnete Rille gepresst und befestigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben an den Enden der Hohlkörper auf diese aufgewickelt und durch metallische Drähte oder textile Fäden befestigt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das folienartige Probenmaterial aus Kunststoff, Metall, Textilien, Gewebe, Faserverbundmaterial oder Schlauchmaterial besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftmessungen, Energieaufnahme-, Verlängerungs- und Verformungsmessungen an glatten, einachsig belasteten Proben, im Übergangsbereich zwischen einachsig bis überwiegend zweiachsig und im Übergangsbereich von zweiachsig zu dreiachsig belasteten Proben erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper zur Aufbringung einer Vorspannung in der Probe ineinander und gegen die Rückstellkraft eines elastischen Körpers verschoben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe mehrfach in Axialrichtung eingeschnitten wird und die Kraft-, Energieaufnahme-, Verlängerungs- und Verformungsmessung als Multizugproben-Prüfung erfolgt.
Verfahren zur Bestimmung der Fließspannung, der Festigkeit und Verformbarkeit an einer dünnen folienartigen Probe unter Zugbelastung, wobei die Probe zwischen zwei Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche befestigt wird und mit Prüfgeschwindigkeiten zwischen 1 mm/h bis 2 m/sec belastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper als Systembauteile mit einem Längen- zu Durchmesserverhältnis von 5–10 zu 1 ausgebildet sind.