DE102017112804A1 - A control device for controlling a crack propagation test apparatus, a crack propagation test apparatus, and methods for performing crack propagation tests - Google Patents
A control device for controlling a crack propagation test apparatus, a crack propagation test apparatus, and methods for performing crack propagation tests Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017112804A1 DE102017112804A1 DE102017112804.2A DE102017112804A DE102017112804A1 DE 102017112804 A1 DE102017112804 A1 DE 102017112804A1 DE 102017112804 A DE102017112804 A DE 102017112804A DE 102017112804 A1 DE102017112804 A1 DE 102017112804A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- crack
- test
- crack propagation
- load
- detection
- 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.)
- Pending
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 241
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000011511 automated evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
-
- 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
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
-
- 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
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive 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
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
- G01N2203/0062—Crack or flaws
-
- 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
- G01N2203/0058—Kind of property studied
- G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
- G01N2203/0062—Crack or flaws
- G01N2203/0066—Propagation of crack
-
- 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
- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
- G01N2203/0647—Image analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung 12 zum Steuern einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung 10 zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen, umfassend eine Erfassungs- und Auswerteeinrichtung 28 zum Erfassen eines Risses 30, 30a, 30b an einem Prüfkörper 16 sowie zum Auswerten des Risses 30, 30a, 30b, wobei die Steuervorrichtung 12 dazu ausgebildet ist, eine Lastaufbringungseinrichtung 14 der Rissfortschrittsversuchsvorrichtung 10 zu regeln. The invention relates to a control device 12 for controlling a crack propagation test device 10 for performing crack propagation tests, comprising a detection and evaluation device 28 for detecting a crack 30, 30a, 30b on a test specimen 16 and for evaluating the crack 30, 30a, 30b, wherein the control device 12 is adapted to control a load application device 14 of the crack propagation test apparatus 10.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen. Außerdem betrifft die Erfindung eine eine solche Steuervorrichtung verwendende Rissfortschrittsversuchsvorrichtung. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen.The invention relates to a control device for controlling a crack propagation test apparatus for performing crack propagation tests. In addition, the invention relates to a crack propagation test apparatus using such a control device. Furthermore, the invention relates to a method for performing crack propagation tests.
Vorschriften und Normen erfordern oftmals die Überprüfung von Werkstoffeigenschaften durch einschlägige Werkstoffprüfungen. Zur Bestimmung der Werkstoffparameter werden oftmals Rissfortschrittsversuche durchgeführt.Regulations and standards often require the review of material properties through relevant material testing. For the determination of the material parameters crack propagation tests are often carried out.
Aus der
Weitere Beispiele für die Durchführung von Rissfortschrittsversuchen sind in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rissfortschrittsversuche so weit wie möglich zu automatisieren und hinsichtlich Zeit- und Ressourceneinsparung zu verbessern.The invention has for its object to automate crack propagation attempts as much as possible and to improve in terms of time and resource savings.
Zum Lösen dieser Ausgabe schafft die Erfindung eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1. Eine Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum automatisierten Durchführen von Rissfortschrittsversuche unter Einsatz einer solchen Steuervorrichtung sowie ein Verfahren zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen sind Gegenstand der Nebenansprüche.To solve this problem, the invention provides a control apparatus for controlling a crack propagation test apparatus for performing crack propagation test having the features of appended claim 1. A crack propagation test apparatus for automatically performing crack propagation tests using such a control apparatus and a method for performing crack propagation tests are subject matter of the subsidiary claims.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen, umfassend eine Erfassungs- und Auswerteeinrichtung zum Erfassen eines Risses an einem Prüfkörper sowie zum Auswerten des Risses, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Lastaufbringungseinrichtung der Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zu regeln.According to a first aspect, the invention provides a control device for controlling a crack propagation test device for performing crack propagation tests, comprising a detection and evaluation device for detecting a crack on a test specimen and for evaluating the crack, wherein the control device is designed to control a load application device of the crack propagation test device ,
Es ist bevorzugt, dass die Erfassungs- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Rissparameter aus der Gruppe von Risslänge, Rissgeschwindigkeit, Rissbeschleunigung, Rissverlauf und Risswinkel zu bestimmen.It is preferred that the detection and evaluation device is designed to determine at least one crack parameter from the group of crack length, crack velocity, crack acceleration, crack profile and crack angle.
Es ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Lastaufbringungseinrichtung aufgrund wenigstens einer im Rissfortschrittsversuch zunehmenden Größe aus der Gruppe von Zyklenzahl und Risslänge zu beeinflussen.It is preferred that the control device is designed to influence the load application device due to at least one of the group of cycle number and crack length increasing in the crack propagation test.
Es ist bevorzugt, dass die Erfassungs- und Auswerteeinrichtung eine 2D- oder 3D-bildgebende Erfassungseinrichtung und eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Rissparameter aus durch die Erfassungseinrichtung erfassten 2D- oder 3D-Daten aufweist.It is preferred that the detection and evaluation device has a 2D or 3D imaging detection device and an evaluation device for determining the crack parameters from 2D or 3D data acquired by the detection device.
Es ist bevorzugt, dass die Erfassungseinrichtung mit der Auswerteeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Erfassungseinrichtung durch die Auswerteeinrichtung steuerbar ist.It is preferred that the detection device is coupled to the evaluation device such that the detection device can be controlled by the evaluation device.
Es ist bevorzugt, dass die Erfassungseinrichtung wenigstens eine Erfassungseinheit aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Kamera, CMOS- und CCD-Kameraeinrichtung, Röntgeneinrichtung, Infraroteinrichtung, Ultraschalleinrichtung, Wirbelstromsensoreinrichtung, Potentialsensoreinrichtung.It is preferred that the detection device has at least one detection unit which is selected from the group of camera, CMOS and CCD camera device, X-ray device, infrared device, ultrasound device, eddy current sensor device, potential sensor device.
Es ist bevorzugt, dass die Erfassungs- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, eine eindimensionale Rissform von einer mehrdimensionalen Rissform zu unterscheiden, wobei sich eine mehrdimensionale Rissform durch einen abweichenden Risswinkel von einer Winkeltoleranz auszeichnet.It is preferred that the detection and evaluation device is designed to distinguish a one-dimensional crack shape from a multi-dimensional crack shape, wherein a multi-dimensional crack shape is characterized by a different crack angle of an angular tolerance.
Es ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, den Rissfortschrittsversuch bei Erreichung der Zyklenzahl als erfolgreicher Rissfortschrittsversuch zu beenden.It is preferred that the control device is designed to end the crack propagation test when the number of cycles has been reached as a successful crack propagation test.
Es ist bevorzugt, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, den Rissfortschrittsversuch bei Abweichung eines Risswinkels von einer vorgegebenen Winkeltoleranz als nicht erfolgreichen Rissfortschrittsversuch zu beenden.It is preferred that the control device is designed to terminate the crack propagation test when a crack angle deviates from a predetermined angular tolerance as an unsuccessful crack propagation test.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt eine Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum automatisierten Durchführen von Rissfortschrittsversuchen, umfassend eine Steuervorrichtung nach einer der voranstehenden Ausgestaltungen, sowie eine Lastaufbringungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Prüfkörper mit wenigstens einer Prüflast zu beaufschlagen, wobei die Erfassungs- und Auswerteeinrichtung mit der Lastaufbringungseinrichtung verbunden ist, um die Lastaufbringung auf den Prüfkörper in Form von Versuchsparametern zu regeln.The invention provides, according to a further aspect, a crack propagation test apparatus for automatically performing crack propagation tests, comprising a control device according to one of the preceding embodiments, as well as a load application device, which is designed to load a test specimen with at least one test load, wherein the detection and evaluation device with the Load application device is connected to control the load application to the test specimen in the form of experimental parameters.
Es ist bevorzugt, dass die zu Versuchsparameter ausgewählt sind aus der Gruppe von Prüffrequenz, Prüflast, Amplitude, Lastrichtung, Torsion, Schub, Scherung, Spannungsverhältnis, Temperatur des Prüfkörpers, Druck des Umgebungsmediums, Temperatur des Umgebungsmediums, Zusammensetzung des Umgebungsmediums, wie z.B. Atmosphärenzusammensetzung, Feuchte, Bestrahlung, wobei das Spannungsverhältnis ein Verhältnis zwischen einer ersten Lastrichtung und einer zweiten Lastrichtung darstellt. It is preferred that the test parameters are selected from the group of test frequency, test load, amplitude, load direction, torsion, thrust, shear, stress ratio, temperature of the test specimen, pressure of the ambient medium, ambient medium temperature, composition of the ambient medium, such as atmosphere composition, Humidity, irradiation, wherein the stress ratio represents a ratio between a first load direction and a second load direction.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen an einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte:
- - Aufbringen einer Last auf einen Prüfkörper
- - Erfassen und Auswerten eines Risses
- - Regeln der Lastaufbringung in Abhängigkeit von der Auswertung des Risses.
- - Applying a load on a specimen
- - Acquisition and evaluation of a crack
- - Rules of load application depending on the evaluation of the crack.
Es ist bevorzugt, dass das Regeln der Lastaufbringung das Verändern von Prüffrequenz, Prüflast, Amplitude, Lastrichtung, Torsion, Schub, Scherung, Spannungsverhältnis, Temperatur des Prüfkörpers, Druck des Umgebungsmediums, Temperatur des Umgebungsmediums, Zusammensetzung des Umgebungsmediums wie insbesondere Atmosphärenzusammensetzung, Feuchte, Bestrahlung und/oder Spannungsverhältnis aufweist.It is preferred that the control of load application include varying test frequency, test load, amplitude, load direction, torsion, thrust, shear, stress ratio, temperature of the test specimen, pressure of the ambient medium, ambient medium temperature, composition of the ambient medium such as, in particular, atmospheric composition, humidity, irradiation and / or stress ratio.
Es ist bevorzugt, dass das Erfassen und Auswerten eines Risses die Bestimmung wenigstens eines Rissparameters aus der Gruppe von Risslänge, Rissgeschwindigkeit, Rissbeschleunigung, Rissverlauf und Risswinkel aufweist.It is preferred that the detection and evaluation of a crack has the determination of at least one crack parameter from the group of crack length, crack velocity, crack acceleration, crack profile and crack angle.
Es ist bevorzugt, dass der Rissfortschrittsversuch bei Erreichung der Zyklenzahl als erfolgreicher Rissfortschrittsversuch beendet wird.It is preferable that the crack propagation test be completed upon reaching the number of cycles as a successful crack propagation test.
Es ist bevorzugt, dass der Rissfortschrittsversuch bei Abweichung eines Risswinkels von einer vorgegebenen Winkeltoleranz als nicht erfolgreichen Rissfortschrittsversuch beendet wird.It is preferable that the crack propagation test is terminated when a crack angle deviates from a predetermined angular tolerance as an unsuccessful crack propagation test.
Es ist bevorzugt, dass eine eindimensionale Rissform von einer mehrdimensionalen Rissform von der Erfassungs- und Auswerteeinrichtung unterschieden wird, wobei sich eine mehrdimensionale Rissform durch einen abweichenden Risswinkel von einer Winkeltoleranz auszeichnet.It is preferred that a one-dimensional crack shape is distinguished from a multi-dimensional crack shape by the detection and evaluation device, wherein a multi-dimensional crack shape is characterized by a different crack angle of an angular tolerance.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine automatisierte Regelung einer Zugprüfmaschine bei einer Rissfortschrittsmessung anhand einer optisch gemessenen Risslänge.A particularly preferred embodiment of the invention relates to an automated control of a tensile tester in a crack propagation measurement based on an optically measured crack length.
Besonders bevorzugt erfolgt eine automatisierte Auswertung des Rissfortschritts (Länge, Winkel, ...) auf Basis bildgebender Messgeräte.Particular preference is given to an automated evaluation of the crack progress (length, angle,...) On the basis of imaging instruments.
Im Folgenden werden einige Vorteile bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert.In the following some advantages of preferred embodiments of the invention will be explained in more detail.
Der Rissfortschrittsversuch kann vollautomatisiert durchgeführt werden. Die Risslänge wird gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung direkt, vorzugsweise in Echtzeit (real time) bestimmt.The crack propagation test can be carried out fully automatically. The crack length is determined according to preferred embodiments of the invention directly, preferably in real time.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann eine Anpassung der Parameter (z.B. Amplitude) auf Basis der erfassten Risslänge bzw. des Risswinkels erfolgen. Dadurch ist eine Regelung der Rissfortschrittsgeschwindigkeit sowie des Risswinkels (Rissverlaufs) möglich. Auch die Versuchsparameter wie Rissgeschwindigkeit und/oder Rissbeschleunigung können geregelt werden.In preferred embodiments of the invention, adjustment of the parameters (e.g., amplitude) may be based on the detected crack length or crack angle, respectively. As a result, it is possible to control the crack propagation speed and the crack angle (crack progression). Also, the experimental parameters such as crack speed and / or crack acceleration can be controlled.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann die Abweichung (bzw. Winkel) des Rissfortschritts exakt erfasst und der Versuch gegebenenfalls frühzeitig gestoppt werden. Dadurch wird die Gesamtversuchszeit erheblich gesenkt. In preferred embodiments of the invention, the deviation (or angle) of the crack progression can be detected accurately and the experiment can be stopped early if necessary. This significantly reduces the overall test time.
Frühere Überlegungen zur teilweisen Automatisierung von Rissfortschrittsversuchen beinhalten beispielsweise eine Messung des Potentials, eine Rissmessfolie oder die sogenannte Compliance-Methode. Diese Verfahren werden nachfolgend beschrieben.Earlier considerations for the partial automation of crack propagation tests include, for example, a measurement of the potential, a crack-measuring foil or the so-called compliance method. These methods will be described below.
Bei der Potentialmessmethode wird Strom durch den Prüfkörper geleitet. Mit fortschreitendem Riss steigt der erfasste Spannungsabfall an. Dabei wird lediglich der Spannungsabfall senkrecht zur Kraftrichtung gemessen. Über eine Formel lässt sich mittels des Spannungsabfalls die Risslänge bestimmen. Es gibt hierbei unterschiedliche Verfahren wie z.B. Gleichspannungspotentialmethode (Norm ASTM E647) oder die Wechselspannungspotentialmethode.In the potential measuring method, current is passed through the test piece. As the crack progresses, the detected voltage drop increases. Only the voltage drop is measured perpendicular to the direction of force. A formula can be used to determine the crack length by means of the voltage drop. There are different methods such as e.g. DC potential method (standard ASTM E647) or the AC potential method.
Bei der Rissmessfolienmethode wird eine leitfähige Folie auf den Prüfkörper aufgebracht. Über die Folie wird der Spannungsabfall gemessen, wobei sich dieser mit fortschreitendem Riss erhöht. Dabei wird wie bei der Potentialmessmethode nur der Spannungsabfall senkrecht zur Kraftrichtung gemessen. Über eine Formel lässt sich die Risslänge bestimmen. Mit der Rissmessfolienmethode können auch nicht leitfähige Materialen geprüft werden.In the crack-measuring film method, a conductive film is applied to the test piece. The voltage drop across the film is measured, which increases as the crack progresses. As with the potential measuring method, only the voltage drop is measured perpendicular to the direction of the force. A formula can be used to determine the crack length. Non-conductive materials can also be tested with the Crack Measurement Film Method.
Bei der Compliance-Methode wird die Risslänge über den Steifigkeitsabfall aufgrund des Risses bestimmt. Im Bereich der mittels einer Kerbe festgelegten Rissöffnung des Prüfkörpers wird ein Rissöffnungsverschiebungsmesssensor (COD-Aufnehmer, engl. Crack Opening Displacement, dt. Rissöffnungsverschiebung) angesetzt. Über eine Formel wird die Risslänge bestimmt, wobei die hierfür zu verwendende Formel lediglich die Rissausbreitung senkrecht zur Kraftrichtung berücksichtigt.In the compliance method, the crack length is determined by the stiffness drop due to the crack. In the area of the defined by a notch crack opening of the specimen is a Crack opening displacement sensor (COD pickup, Crack Opening Displacement). A formula is used to determine the crack length, whereby the formula to be used for this purpose takes into account only the crack propagation perpendicular to the direction of the force.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung gibt es aufgrund der bevorzugten bildgebenden, z.B. optischen, Auswertung keine Einschränkungen hinsichtlich des zu prüfenden Materials, auch Materialien, die nicht zum Leiten von Strom geeignet sind, können geprüft werden.In preferred embodiments of the invention, because of the preferred imaging, e.g. optical, evaluation no restrictions on the material to be tested, even materials that are not suitable for conducting electricity, can be tested.
Aufgrund der bevorzugten bildgebenden, z.B. optischen, Auswertung braucht man keine zusätzlichen Messhilfen, wie z.B. Rissmessfolien, auf das Werkstück aufbringen. Es können Rissfortschritte in verschiedenen Richtungen gemessen werden.Due to the preferred imaging, e.g. optical evaluation, you need no additional measuring aids, such. Crack measuring films, apply to the workpiece. Crack propagation in different directions can be measured.
Bevorzugt wird die Risslänge direkt bestimmt. Hierbei können vorzugsweise auch Abweichungen der Rissausbreitung, auch Abweichungen von der Senkrechten zur Belastungsrichtung, erfasst werden.Preferably, the crack length is determined directly. In this case, deviations of the crack propagation, and also deviations from the perpendicular to the direction of loading, can preferably also be detected.
Es ist anerkannt, dass ab einer gewissen Abweichung zur Senkrechten der Belastungseinrichtung der Versuch als ungültig zu werten ist. Bei besonders bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann eine solche Abweichung in kürzester Zeit noch während des Versuches erfasst werden, während dies bei früheren Rissfortschrittsversuchen erst nach Ende des Versuches (z.B. nach 100.000 Zyklen) oder durch eine permanente visuelle Beobachtung der Probe während des Versuchs durch Prüfpersonal möglich war. Aufgrund einer vollständigen Erfassung des Rissfortschrittes kann nun auch eine Regelung der Amplitude erfolgen.It is recognized that from a certain deviation to the vertical of the loading device, the experiment is considered invalid. In particularly preferred embodiments of the invention, such a deviation can be detected in the shortest possible time during the experiment, while in earlier crack propagation attempts only after the end of the experiment (eg after 100,000 cycles) or by a permanent visual observation of the sample during the experiment by test personnel possible was. Due to a complete detection of the crack propagation, it is now also possible to regulate the amplitude.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann - auch automatisch - auf eine Winkelabweichung des Risses reagiert werden, um z.B. den Versuch automatisch bei einer Überschreitung geforderter Toleranzen abzubrechen.In preferred embodiments of the invention, it is also possible to respond automatically, even automatically, to an angular deviation of the crack, in order to obtain e.g. to abort the attempt automatically if the required tolerances are exceeded.
Bei besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist eine Messung bzw. Bestimmung von mehrdimensionalen Rissen, wie insbesondere 2D-Rissen oder - mit entsprechenden Erfassungsverfahren wie z.B. materialdurchdringende Strahlung (z.B. Röntgen) - auch eine Messung bzw. Bestimmung von 3D-Rissen möglich. In particularly preferred embodiments, a measurement or determination of multidimensional cracks, in particular 2D cracks or - with corresponding detection methods such. material penetrating radiation (e.g., X-ray) - also allows measurement of 3D cracks.
Besonders bevorzugt sind nun eine Regelung der Messung und nicht nur eine Kontrolle der Messung möglich.Particularly preferred are now a control of the measurement and not only a control of the measurement possible.
Bei bisherigen Methoden zur Rissfortschrittsprüfung wird sowohl eine Auswertung als auch eine Steuerung einer servohydraulischen Prüfmaschine manuell durchgeführt. Der Prüfkörper wird bei einem Rissfortschrittsversuch z.B. in eine Zugprüfmaschine eingespannt und mit einer definierten Amplitude und Frequenz beansprucht. Nach einer gewissen Zykluszahl (beispielsweise 1.000 Zyklen) wird der Versuch kurzzeitig angehalten, um ein Foto von dem Prüfkörper mit dem Riss zu machen. Die Auswertung der Rissverläufe als auch die Steuerung der Prüfmaschine während der Rissfortschrittsprüfung werden manuell durch das Laborpersonal durchgeführt. Hierzu werden die bei unterschiedlichen Zykluszahlen gemachten Bildern in ein Bildverarbeitungsprogramm geladen und die Risslänge manuell vermessen.In previous crack propagation test methods, both an evaluation and a control of a servohydraulic testing machine are carried out manually. The test piece is subjected to a crack propagation test e.g. clamped in a tensile testing machine and claimed with a defined amplitude and frequency. After a certain number of cycles (for example, 1,000 cycles), the experiment is paused for a short time to take a picture of the test piece with the crack. The evaluation of the crack profiles as well as the control of the testing machine during the crack propagation test are carried out manually by the laboratory personnel. For this purpose, the images taken at different cycle numbers are loaded into an image processing program and the crack length is measured manually.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist es nun möglich, kontinuierlich den Riss zu verfolgen. Eine Unterbrechung des Versuches, wie sie für die Generierung eines Fotos der Rissfortschrittsversuch bisher durchgeführt wurde, lässt sich vermeiden. Besonders bevorzugt werden die Rissparameter wie beispielsweise die Risslänge für die Steuerung der Prüfmaschine (z.B. servohydraulische Prüfmaschine, insbesondere Zugprüfmaschine) sowie der Regelung des weiteren Rissverlaufs verwendet. Dies geschieht vorzugsweise, wenn sich der Riss während des Rissfortschrittsversuchs mit vorgegebenen Versuchsparametern zu schnell ausbreitet. In diesem Fall muss bei erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der laufende Rissfortschrittsversuch nicht mehr unterbrochen werden und es braucht kein neuer Versuch mit angepassten Versuchsparametern gestartet werden, anstelle dessen kann eine Regelung erfolgen, damit ein definierter maximaler Wert der Rissfortschrittsgeschwindigkeit nicht überstiegen wird.In preferred embodiments of the invention, it is now possible to continuously track the crack. An interruption of the experiment, as it has been done for the generation of a photo of the crack propagation test so far, can be avoided. Particularly preferably, the crack parameters such as the crack length are used for the control of the testing machine (for example servohydraulic testing machine, in particular tensile testing machine) as well as the regulation of the further course of the crack. This is preferably done when the crack propagates too fast during the crack propagation test with predetermined experimental parameters. In this case, in the embodiments according to the invention, the ongoing crack propagation test no longer needs to be interrupted and no new test with adapted test parameters needs to be started, instead a control can take place so that a defined maximum value of the crack propagation speed is not exceeded.
Nunmehr lässt sich die Risslänge direkt z.B. über bildtechnisch vorhandene Parameter bestimmen; dies ist beispielsweise mit einem bildgebenden Verfahren möglich. Es wird nicht nur die Rissausbreitung senkrecht zur Lastrichtung berücksichtigt, sondern es können auch Abweichungen wie beispielsweise ein abweichender Risswinkel von einer Winkeltoleranz (beispielsweise größer 10 Grad) erfasst werden.Now, the crack length can be directly changed, e.g. determine parameters that exist on the basis of images; This is possible, for example, with an imaging method. Not only is the crack propagation perpendicular to the load direction taken into account, but also deviations, such as a different crack angle, can be detected by an angular tolerance (for example greater than 10 degrees).
Der Rissfortschrittsversuch ist temperaturabhängig. Deshalb wird bei den aktuell angewendeten Verfahren der Threshold-Wert recht aufwändig bestimmt. Bei bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann der Threshold-Wert automatisiert bestimmt werden. Die folgende Methode ist als Beispiel zu verstehen.The crack propagation test is temperature dependent. For this reason, the threshold value used in currently used methods is quite complex. In preferred embodiments of the invention, the threshold value can be determined automatically. The following method is to be understood as an example.
Z.B. wird bei dem Rissfortschrittsversuch die Last nach und nach reduziert. Es wird eine zyklische Last aufgebracht, bis der Riss beispielsweise um 0,1 mm gewachsen ist. Anschließend wird die zyklische Last auf beispielsweise 80 % reduziert. Die Zyklen werden mit dieser Last so lange gefahren, bis wieder ein Riss von beispielsweise 0,1 mm entsteht. Anschließend wird die zyklische Last wiederum auf beispielsweise 80 % reduziert. Dies wird so lange durchgeführt, bis nach beispielsweise 1.000.000 Zyklen kein weiteres Risswachstum erfolgt. Der Threshold-Wert bezeichnet somit die zyklische Last, bei der kein Rissfortschritt erfolgt. Die Threshold-Wert-Bestimmung kann mit Ausführungsformen der Erfindung nun automatisiert erfolgen.For example, in the crack propagation test, the load is gradually reduced. A cyclic load is applied until the crack has grown, for example, by 0.1 mm. Subsequently, the cyclic load is reduced to, for example, 80%. The cycles are run with this load until again a crack of, for example, 0.1 mm is formed. Subsequently, the cyclic load is again reduced to, for example, 80%. This is done until no further crack growth occurs after, for example, 1,000,000 cycles. The threshold value thus denotes the cyclic load at which no crack propagation takes place. The threshold value determination can now be automated with embodiments of the invention.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung können auf eine Winkelabweichung des Risses reagieren, damit beispielsweise der Rissfortschrittsversuch automatisch bei einer Überschreitung der geforderten Toleranzen abgebrochen werden kann. Des Weiteren können 2D-Rissformen gemessen bzw. bestimmt werden.Preferred embodiments of the invention can react to an angular deviation of the crack, so that, for example, the crack propagation test can be aborted automatically if the required tolerances are exceeded. Furthermore, 2D crack shapes can be measured or determined.
Insbesondere kann durch bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung eine Anpassung der Versuchsparameter auf Basis der erfassten Rissfortschrittsgeschwindigkeit bzw. des Risswinkels erfolgen. Dadurch ist eine Regelung der Rissfortschrittsgeschwindigkeit sowie der Risslänge, Rissgeschwindigkeit, Rissbeschleunigung, Risswinkel und Rissverlauf möglich.In particular, by preferred embodiments of the invention, an adaptation of the test parameters on the basis of the detected crack propagation speed or the crack angle. As a result, it is possible to control the crack propagation speed and the crack length, crack speed, crack acceleration, crack angle and crack course.
Rissfortschrittsversuche konnten bisher kontrolliert, aber nicht geregelt durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Lastaufbringungseinrichtung der Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zu regeln. Somit kann ein Rissfortschrittsversuch vollautomatisiert durchgeführt werden. Die Rissparameter wie beispielsweise Risslänge, Rissgeschwindigkeit, Rissbeschleunigung, Risswinkel und Rissverlauf werden vorzugsweise mit der Erfassungs- und Auswerteeinrichtung direkt (in real-time) bestimmt und nicht über die Veränderung der Rissöffnung des Prüfkörpers mittels Formeln berechnet.Crack progress tests could be carried out so far controlled, but not regulated. The control device according to the invention is designed to regulate a load application device of the crack propagation test device. Thus, a crack propagation test can be carried out fully automatically. The crack parameters such as crack length, crack speed, crack acceleration, crack angle and crack profile are preferably determined directly (in real time) with the detection and evaluation device and not calculated by means of formulas via the change in the crack opening of the test specimen.
Durch Ausgestaltungen der Erfindung kann eine Anpassung von Versuchsparametern (beispielsweise Prüffrequenz, Prüflast, Amplitude, Lastrichtung, Torsion, Schub, Scherung, Spannungsverhältnis, Temperatur des Prüfkörpers, Druck des Umgebungsmediums, Temperatur des Umgebungsmediums, Agregatzustand, Art und Zusammensetzung des Umgebungsmediums, Atmosphärenzusammensetzung, Feuchte, Bestrahlung und Spannungsverhältnis) auf Basis eines erfassten Rissparameters (beispielsweise Risslänge und Risswinkel) erfolgen. Dadurch ist eine Regelung der Rissfortschrittsgeschwindigkeit sowie des Risswinkels, der Rissbeschleunigung sowie des Rissverlaufs möglich.By means of embodiments of the invention, adaptation of experimental parameters (eg test frequency, test load, amplitude, load direction, torsion, thrust, shear, stress ratio, temperature of the test specimen, pressure of the ambient medium, temperature of the ambient medium, state of aggregation, nature and composition of the ambient medium, atmospheric composition, humidity , Irradiation and stress ratio) on the basis of a detected crack parameter (for example, crack length and crack angle). As a result, it is possible to control the crack propagation speed and the crack angle, the crack acceleration and the course of the crack.
Bei den Rissfortschrittsversuchen, beispielsweise nach Norm ASTM E647, sind nur bestimmte Rissabweichungen senkrecht zur Lastrichtung erlaubt. Bei Ausgestaltungen der Erfindung kann die Winkelabweichung des Risses exakt erfasst und der Rissfortschrittsversuch gegebenenfalls frühzeitig gestoppt werden. Dadurch kann die Gesamtversuchszeit erheblich gesenkt werden.In the crack propagation tests, for example according to standard ASTM E647, only certain crack deviations perpendicular to the load direction are allowed. In embodiments of the invention, the angular deviation of the crack can be detected accurately and the crack propagation test can be stopped early if necessary. This can significantly reduce the overall test time.
Bei Ausführungsformen der Erfindung können die Bestimmung des Bruchzähigkeitsschwellwert bzw. Threshold-Wert und somit die Rissfortschrittsversuche automatisiert erfolgen. Dadurch werden die Gesamtversuchszeit erheblich gesenkt sowie Ressourcen eingespart.In embodiments of the invention, the determination of the fracture toughness threshold value and thus the crack propagation tests can be automated. This significantly reduces the overall test time and saves resources.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
-
1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen; -
2 eine Prinzipskizze eines Prüfkörpers mit Aufbringung einer Last in einer ersten Lastrichtung; -
3 eine Prinzipskizze eines Prüfkörpers mit Aufbringung einer Last in einer zweiten Lastrichtung; -
4 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers vor dem Test; -
5 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers vor dem Test; -
6 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 478 Zyklen; -
7 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 478 Zyklen; -
8 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 2557 Zyklen; -
9 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 2557 Zyklen; -
10 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 3577 Zyklen; -
11 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 3577 Zyklen; -
12 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 4539 Zyklen; -
13 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 4539 Zyklen; -
14 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 5229 Zyklen; -
15 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 5229 Zyklen; -
16 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 5573 Zyklen; -
17 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 5573 Zyklen; -
18 die Vorderseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 5790 Zyklen; -
19 die Rückseite eines eingespannten Prüfkörpers nach 5790 Zyklen; -
20 einen eingespannten Prüfkörper nach 0 Zyklen; -
21 einen eingespannten Prüfkörper nach 878.881 Zyklen; -
22 einen eingespannten Prüfkörper nach 1.386.898 Zyklen; -
23 einen eingespannten Prüfkörper nach 1.503.210 Zyklen; -
24 einen eingespannten Prüfkörper nach 1.677.083 Zyklen; -
25 einen eingespannten Prüfkörper nach 0 Zyklen; -
26 einen eingespannten Prüfkörper, wobei der Rissverlauf nach 878.881 Zyklen von der senkrechten der Belastungsrichtung abweicht; -
27 einen eingespannten Prüfkörper, wobei der Rissverlauf durch eine automatisierte Anpassung von relevanten Parametern anhand der optischen Risserfassung in einen definierten Verlauf gebracht wird; -
28 eine Prinzipskizze eines Prüfkörpers mit zwei unterschiedlichen Rissverläufen und verschiedenen Rissparametern; -
29 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung zum Durchführen von Rissfortschrittsversuchen mit unterschiedlichen Lastaufbringungen; -
30 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Rissfortschrittsversuchsvorrichtung mit weiteren Einrichtungen.
-
1 a schematic diagram of an embodiment of a crack propagation test apparatus for performing crack propagation tests; -
2 a schematic diagram of a specimen with application of a load in a first load direction; -
3 a schematic diagram of a specimen with application of a load in a second load direction; -
4 the front of a clamped specimen before the test; -
5 the back of a clamped specimen before the test; -
6 the front of a clamped specimen after 478 cycles; -
7 the back of a clamped specimen after 478 cycles; -
8th the front of a clamped specimen after 2557 cycles; -
9 the back of a clamped specimen after 2557 cycles; -
10 the front of a clamped specimen after 3577 cycles; -
11 the back of a clamped specimen after 3577 cycles; -
twelve the front of a clamped specimen after 4539 cycles; -
13 the back of a clamped specimen after 4539 cycles; -
14 the front of a clamped specimen after 5229 cycles; -
15 the back of a clamped specimen after 5229 cycles; -
16 the front of a clamped specimen after 5573 cycles; -
17 the back of a clamped specimen after 5573 cycles; -
18 the front of a clamped specimen after 5790 cycles; -
19 the back of a clamped specimen after 5790 cycles; -
20 a clamped specimen after 0 cycles; -
21 a clamped specimen after 878,881 cycles; -
22 a clamped specimen after 1,386,898 cycles; -
23 a clamped specimen after 1,503,210 cycles; -
24 a clamped specimen after 1,677,083 cycles; -
25 a clamped specimen after 0 cycles; -
26 a clamped test specimen, wherein the crack pattern deviates after 878,881 cycles from the vertical of the loading direction; -
27 a clamped test specimen, wherein the crack profile is brought into a defined course by an automated adaptation of relevant parameters on the basis of the optical crack detection; -
28 a schematic diagram of a test specimen with two different cracks and different crack parameters; -
29 a schematic diagram of another embodiment of a crack propagation test apparatus for performing crack propagation tests with different load applications; -
30 a schematic diagram of another embodiment of a crack propagation test device with other facilities.
In den
Die Lastaufbringungseinrichtung
Insbesondere weist die Lastaufbringungseinrichtung
Vorstellbar sind auch weitere ein- oder mehrdimensionale Belastungsarten wie Druck, Zug, Torsion oder Schub.Also conceivable are other one- or multi-dimensional load types such as pressure, tension, torsion or thrust.
Die Prüfmaschine kann beispielsweise als eine Resonanzprüfmaschine, Prüfmaschine mit elektrischen Aktoren, Piezomaschine, oder als Prüfmaschine mit elektrischen, servohydraulischen oder pneumatischen Aktoren ausgeführt sein.The testing machine can be designed, for example, as a resonance testing machine, testing machine with electrical actuators, piezomaschine, or as a testing machine with electrical, servohydraulic or pneumatic actuators.
Die Steuervorrichtung
Die Erfassungs- und Auswerteeinrichtung
Die Erfassungs- und Auswerteeinrichtung
Die Steuervorrichtung
Der Prüfkörper
Bei einem Standardversuch, wie er beispielsweise in
Die Steuervorrichtung soll anhand bestimmter im Prüfverlauf zunehmender Größen (beispielsweise Zyklenzahl, Risslänge) regeln und die Versuchsparameter nach vorher definierter Vorgabe anpassen. Es sollen hierbei beispielsweise die Prüffrequenz, Prüflast, Torsion, Schub, Scherung, Temperatur des Prüfkörpers, Druck des Umgebungsmediums, Temperatur des Umgebungsmediums, Atmosphärenzusammensetzung, Feuchte, Bestrahlung und das Spannungsverhältnis geregelt werden.The control device should regulate based on certain variables increasing in the course of the test (for example number of cycles, crack length) and adapt the test parameters according to a previously defined specification. Here, for example, the test frequency, test load, torsion, thrust, shear, temperature of the test specimen, pressure of the ambient medium, temperature of the ambient medium, atmospheric composition, humidity, irradiation and the voltage ratio are to be regulated.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerte- und Erfassungseinrichtung dazu fähig, die Zyklenzahl zu erfassen. Hierzu ist beispielsweise eine (nicht dargestellte) Schnittstelle zum Erhalt von Daten über die anliegende Prüffrequenz und ein Zähler zum Erhalt der Zyklenzahl aus der Prüffrequenz (z.B. mittels Zeiterfassung oder einfach mittels Zählen der Zyklen) vorgesehen. Die erfasste Zyklenzahl kann zusätzlich oder alternativ zu den Rissparametern als Größe vorgesehen werden, anhand derer die Regelung der Versuchsparameter erfolgt.In a particularly preferred embodiment, the evaluation and detection device is capable of detecting the number of cycles. For this purpose, for example, an interface (not shown) is provided for obtaining data on the applied test frequency and a counter for obtaining the number of cycles from the test frequency (for example by means of time recording or simply by counting the cycles). The detected number of cycles can be provided in addition to or as an alternative to the crack parameters as a variable, on the basis of which the control of the test parameters takes place.
Weiter ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Rissfortschrittsversuchsvorrichtung
Bei den unterschiedlichen Rissfortschrittsversuchen kann eine Anpassung der Versuchsparameter (wie insbesondere Amplitude, Last oder Prüffrequenz) z.B. auf Basis der erfassten Risslänge, Rissfortschrittsgeschwindigkeit, Rissbeschleunigung, des Risswinkels (Rissverlaufs) und/oder der Zyklenzahl erfolgen. Dies wird im Folgenden anhand mehrerer Beispiele verdeutlicht.In the various crack propagation tests, adaptation of the experimental parameters (such as, in particular, amplitude, load or test frequency) may be performed, for example. on the basis of the detected crack length, crack propagation speed, crack acceleration, the crack angle (crack profile) and / or the number of cycles. This will be clarified below by means of several examples.
In
Die Erfassungseinrichtung
Die Auswerteeinrichtung
Während
Die Erfassungseinrichtung
Weitere Messsysteme sind beispielsweise Infrarotkamera, Ultraschall, Wirbelstromverfahren, Potentialsonde + Optik.Further measuring systems are, for example, infrared camera, ultrasound, eddy current method, potential probe + optics.
Die Messung mit einer Röntgeneinrichtung würde eine dreidimensionale Abbildung des Risses
Die Erfassungseinrichtung
Die Auswerteeinrichtung
In
Durch eine Änderung der Lasteinbringung in einer ersten Lastrichtung
Mit dem Mode-I-Prüfversuch wird der Prüfkörper auf Zug, mit dem Mode-II-Prüfversuch auf Schub und mit einem Mode-III-Prüfversuch auf Scherung beansprucht.With the Mode I test, the test piece is subjected to tension, the Mode II test to shear, and a Mode III test to shear.
Die
In
In
Die Kerbe
Anschließend an die Kerbe befinden sich zwei Grenzlinien
Für eine Erfassung des Risses
Von einem Startpunkt
Beginnend von dem Startpunkt
Die Risslänge
Der Risswinkel
Der Rissverlauf
Die Rissbeschleunigung gibt den Wert an, mit welchem sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit erhöht.The crack acceleration indicates the value with which the propagation velocity increases per unit time.
An dem Prüfkörper
Zeichnet sich somit ein Riss
Ein 2D-Riss hingegen kann von einem Rissverlauf
Während bisher lediglich eine kontrollierte Messung möglich war, was eine Messung ist, bei der der Versuch nach einer bestimmten Risslänge und/oder Rissabweichung manuell angehalten wird, ist nun eine geregelte Messung ermöglicht, bei der auf die jeweilige Risslänge und/oder Rissabweichung reagiert wird, beispielsweise, dass die Amplitude verändert wird.While previously only a controlled measurement was possible, which is a measurement in which the experiment is stopped manually after a certain crack length and / or crack deviation, a controlled measurement is now possible in which reacts to the respective crack length and / or crack deviation, for example, that the amplitude is changed.
Die Toleranz für eine Abweichung ist beispielsweise in der Auswerteeinrichtung
Ferner kann bei dieser Ausführungsform die Auswerte- und Erfassungseinheit
An die Prüfkammer
Weiter ist an die Prüfkammer
Auch die Umgebungsmediumsbeeinflussungseinrichtung
Die Prüfkammer
Die Prüfkammer
Die Prüfkammer
Während eines Rissfortschrittsversuchs werden Versuchskurven oder Lastprofile automatisch gefahren. Versuchskurven oder Lastprofile weisen beispielsweise die Steuerung des Drucks des Mediums, Temperatur des Mediums und/oder des Prüfkörpers
Eine Regelung kann beispielsweise wie nachfolgend dargestellt erfolgen: Mittels dem Verändern von Versuchsparametern (beispielsweise Reduzierung der Prüflast, Ändern des Spannungsverhältnisses, und dergleichen) wird automatisch untersucht bei welchem Parameterwerten kein Rissfortschritt mehr erfolgt. Dieser Parameterwert kann ein Wert für die Materialbeständigkeit und die Festigkeit des Prüfkörpers
Z.B. wird durch Steuerung mit der Steuervorrichtung
Bei anderen Versuchen kann ein Rissfortschritt abhängig von Frequenz oder abhängig von korrisiven Umgebungsbedingungen untersucht werden. Zur Untersuchung von Proben für Luftfahrzeugmaterialien können auch die Belastungen, die während eines Fluges auf das Luftfahrzeugmaterial einwirken werden, simuliert und der Rissfortschritt automatisch untersucht und ausgewertet werden. Weicht dabei der Riss von seiner vorgegebenen Richtung ab oder sind Rissgeschwindigkeit oder Rissbeschleunigung außerhalb erwünschter Werte, kann der Versuch abgebrochen werden und so angezeigt werden, dass das Material des Prüfkörpers diesem Rissfortschrittsversuch nicht Stand gehalten hat.In other experiments, crack propagation may be investigated depending on frequency or on correlative environmental conditions. In order to study samples for aircraft materials, it is also possible to simulate the stresses which will be exerted on the aircraft material during a flight and to automatically examine and evaluate the crack propagation. If the crack deviates from its predefined direction or if cracking speed or crack acceleration are outside desired values, the test can be terminated and displayed in such a way that the material of the test specimen did not withstand this crack propagation test.
So sind vielfältige neue Möglichkeiten der Rissprüfung eröffnet.This opens up a variety of new possibilities for crack testing.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- RissfortschrittsversuchsvorrichtungCrack propagation test machine
- 1212
- Steuervorrichtungcontrol device
- 1414
- LastaufbringungseinrichtungLoading device
- 1616
- Prüfkörperspecimen
- 1818
- Zugprüfmaschinetensile testing machine
- 2020
- erster Einspannmechanismusfirst clamping mechanism
- 2222
- zweiter Einspannmechanismussecond clamping mechanism
- 2424
- servohydraulische PrüfmaschineServohydraulic testing machine
- 2626
- erste Lastrichtungfirst load direction
- 2727
- zweite Lastrichtungsecond load direction
- 2828
- Erfassungs- und AuswerteeinrichtungDetection and evaluation device
- 3030
- RissCrack
- 30a 130a 1
- D-RissD plan
- 30b30b
- 2D-Riss2D plan
- 3232
- Erfassungseinrichtungdetector
- 3434
- Erfassungseinheitacquisition unit
- 3636
- Kameracamera
- 3838
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 4040
- Regelkreisloop
- 4242
- RissfortschrittsprobeCrack propagation test
- 4444
- Kerbescore
- 4646
- optisches Messsystemoptical measuring system
- 4848
- erste Signalverbindungfirst signal connection
- 5050
- zweite Signalverbindungsecond signal connection
- 52 52
- Aktoractuator
- 5454
- Lochhole
- 6060
- Rissverlaufcrack path
- 6262
- Rissöffnungcrack opening
- 6464
- RichtungsbasislinieTowards baseline
- 6666
- Kerbenspitzenotch tip
- 6868
- Startpunktstarting point
- 7070
- Grenzlinieboundary line
- 7272
- Toleranzbereichtolerance
- 7474
- Risslängecrack length
- 7676
- Risswinkelcrack angle
- 7878
- Messbasismeasuring base
- 8080
- Torsiontorsion
- 8282
- Zugkrafttraction
- 8484
- Prüfkammertest chamber
- 8686
- Mediummedium
- 9090
- Sensoreinheitsensor unit
- 100100
- DruckbeeinflussungseinrichtungPressure influencing device
- 102102
- Pumpepump
- 104104
- StellventilControl valve
- 106106
- Druckreservoirpressure reservoir
- 108108
- UmgebungsmediumsbeeinflussungseinrichtungAmbient medium influencing device
- 110110
- Auswahlventilselector valve
- 112112
- Fluidreservoirfluid reservoir
- 113113
- VentilValve
- 114114
- Temperiereinrichtungtempering
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2008/148480 A1 [0003]WO 2008/148480 A1 [0003]
- WO 2010/043516 A1 [0003]WO 2010/043516 A1 [0003]
- DE 102007007901 A1 [0004]DE 102007007901 A1 [0004]
- DE 202009013264 U1 [0004]DE 202009013264 U1 [0004]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017112804.2A DE102017112804A1 (en) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | A control device for controlling a crack propagation test apparatus, a crack propagation test apparatus, and methods for performing crack propagation tests |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017112804.2A DE102017112804A1 (en) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | A control device for controlling a crack propagation test apparatus, a crack propagation test apparatus, and methods for performing crack propagation tests |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017112804A1 true DE102017112804A1 (en) | 2018-12-13 |
Family
ID=64332470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017112804.2A Pending DE102017112804A1 (en) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | A control device for controlling a crack propagation test apparatus, a crack propagation test apparatus, and methods for performing crack propagation tests |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017112804A1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4127116A1 (en) * | 1991-08-16 | 1993-02-18 | Univ Schiller Jena | Optical measurement device for measuring material mechanical properties - processes successive images of contour of beam deflected under measured loads for computation of deformation characteristics |
DE19635968A1 (en) * | 1996-09-05 | 1998-03-26 | Ralf Dr Steiner | System for automatic determination of crack resistance curves |
DE69526827T2 (en) * | 1994-10-11 | 2003-01-16 | United Technologies Corp | Device for checking cracks in high-temperature systems |
DE102007007901A1 (en) | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Neue Materialien Bayreuth Gmbh | Method for determining the susceptibility of a metal sheet to hot cracks comprises preparing a testing body made from a metal sheet, clamping along a first edge, forming a welding strip along a path and further processing |
WO2008148480A2 (en) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Eads Deutschland Gmbh | Trussed shell structure having an integrated element for monitoring the level of damage and method for monitoring the level of damage |
DE202009013264U1 (en) | 2009-10-02 | 2009-12-24 | Eads Deutschland Gmbh | Zugbelastungsprobe |
DE102009034188A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Tutech Innovation Gmbh | Method for determining cracking resistance of material samples, involves inserting material sample into measuring device and applying bending force at material sample |
WO2010043516A1 (en) | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Airbus Operations Gmbh | Structural element for reinforcing a fuselage of an aircraft |
-
2017
- 2017-06-09 DE DE102017112804.2A patent/DE102017112804A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4127116A1 (en) * | 1991-08-16 | 1993-02-18 | Univ Schiller Jena | Optical measurement device for measuring material mechanical properties - processes successive images of contour of beam deflected under measured loads for computation of deformation characteristics |
DE69526827T2 (en) * | 1994-10-11 | 2003-01-16 | United Technologies Corp | Device for checking cracks in high-temperature systems |
DE19635968A1 (en) * | 1996-09-05 | 1998-03-26 | Ralf Dr Steiner | System for automatic determination of crack resistance curves |
DE102007007901A1 (en) | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Neue Materialien Bayreuth Gmbh | Method for determining the susceptibility of a metal sheet to hot cracks comprises preparing a testing body made from a metal sheet, clamping along a first edge, forming a welding strip along a path and further processing |
WO2008148480A2 (en) | 2007-06-06 | 2008-12-11 | Eads Deutschland Gmbh | Trussed shell structure having an integrated element for monitoring the level of damage and method for monitoring the level of damage |
DE102009034188A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Tutech Innovation Gmbh | Method for determining cracking resistance of material samples, involves inserting material sample into measuring device and applying bending force at material sample |
WO2010043516A1 (en) | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Airbus Operations Gmbh | Structural element for reinforcing a fuselage of an aircraft |
DE202009013264U1 (en) | 2009-10-02 | 2009-12-24 | Eads Deutschland Gmbh | Zugbelastungsprobe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1711777B2 (en) | Method for determining the position and the relative motion of an object in a space | |
WO2008145108A1 (en) | Method and device for examining a sample with a probe microscope | |
DE102010012858B4 (en) | Device and method for rotational alignment of a tube head relative to a tube body | |
DE102012223763B3 (en) | Method for calibration of microscope apparatus by processing unit using computer program stored in storage medium, involves recording images of object with different values of enlargement of optical enlargement system by detector unit | |
EP2420816B1 (en) | Assembly for measuring the hardness of semi-solid materials | |
EP3298380A1 (en) | Method and examination system for examining and processing a microscopic sample | |
DE112006003935T5 (en) | Material testing machine of the penetration type, test method and test program product | |
DE102011053317A1 (en) | Method for determining the inclination of a tower | |
DE102007047499B4 (en) | Method and device for acquiring information of a tool | |
DE102011080282B4 (en) | Method and measuring device for examining a magnetic workpiece | |
DE102010023727A1 (en) | Method for low-vibration optical force measurement, especially at high temperatures | |
DE10023752B4 (en) | Method and device for determining at least one fracture mechanical material parameter of a test specimen | |
DE102017112804A1 (en) | A control device for controlling a crack propagation test apparatus, a crack propagation test apparatus, and methods for performing crack propagation tests | |
DE102016107272A1 (en) | Concept for checking an object | |
EP3904867B9 (en) | Method and device for determining the break area of a sample | |
DE102017209151A1 (en) | Apparatus and method for non-destructive testing of a component | |
EP2590139A1 (en) | Method and apparatus for extensive optical three-dimensional measurement of surface topographies | |
DE102012002359A1 (en) | Method for functional verification of measurement chain of optical expansion sensor, involves providing testing device which is connected at end of measurement chain | |
DE102011089856A1 (en) | Inspection of a test object | |
DE102005030289A1 (en) | Apparatus and method for testing sensors | |
DE4037934C2 (en) | Method and device for measuring deformations on test specimens in testing machines | |
DE102017108868A1 (en) | Test device and method for testing a surface of at least one rotationally symmetric test specimen | |
DE102019217519A1 (en) | Device and method for testing the permeability of porous media | |
DE10359780A1 (en) | Method for taking picture of object by optical system, with picture composed from several part-pictures by determining number of measuring points on object in taking plane of optical system | |
DE102016114608A1 (en) | System and method for testing workpieces, in particular of gear components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed |