DE102018133523B3

DE102018133523B3 - Load frame, test bench system and method for clamping a test specimen

Info

Publication number: DE102018133523B3
Application number: DE102018133523.7A
Authority: DE
Inventors: Malo Rosemeier; Till Vallée
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2038-12-22
Also published as: WO2020126942A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lastrahmen (1) zum Einspannen eines Prüfkörpers (2) in einen Prüfstand, welcher eine aus Platten (11) gebildete Schichtstruktur mit einer durchgehenden Ausnehmung zum Aufnehmen des Prüfkörpers (2) umfasst. Eine Achse (X) der durchgehenden Ausnehmung verläuft orthogonal zu einer Stapelrichtung (S) der Schichtstruktur. Die Erfindung betrifft außerdem ein Prüfstandsystem und ein Verfahren zum Einspannen eines Prüfkörpers in einen Prüfstand.The invention relates to a load frame (1) for clamping a test specimen (2) in a test stand, which comprises a layer structure formed from plates (11) with a continuous recess for receiving the test specimen (2). An axis (X) of the continuous recess runs orthogonally to a stacking direction (S) of the layer structure. The invention also relates to a test bench system and a method for clamping a test specimen in a test bench.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastrahmen zum Einspannen eines Prüfkörpers in einen Prüfstand, ein Prüfstandsystem, in dem ein derartiger Lastrahmen enthalten ist, sowie ein Verfahren zum Einspannen eines Prüfkörpers.The invention relates to a load frame for clamping a test specimen in a test bench, a test bench system in which such a load frame is contained, and a method for clamping a test specimen.

Die Rotorblätter von Windenergieanlagen sind im Betrieb starken Belastungen sowie Verschleiß ausgesetzt. Die Leistungsoptimierung bei größtmöglicher Sicherheit stellt beim Bau von Windenergieanlagen und insbesondere beim Entwickeln der Rotorblätter eine große Herausforderung dar. Hierfür sollten die elastischen Eigenschaften wie Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Festigkeit, Bruchdehnung, also die Belastbarkeit sowie die plastische und elastische Verformbarkeit, und weitere Strukturkennwerte des Rotorblatts bekannt sein.The rotor blades of wind turbines are exposed to heavy loads and wear during operation. Optimizing performance with the greatest possible safety poses a great challenge when building wind turbines and especially when developing the rotor blades. For this purpose, the elastic properties such as modulus of elasticity, yield strength, strength, elongation at break, i.e. the load-bearing capacity as well as the plastic and elastic deformability, and other structural characteristics of the rotor blade should be considered be known.

Aufgrund der Länge der Rotorblätter, die oft über 30 m beträgt, lassen sich diese häufig nicht als Ganzes vermessen. Stattdessen werden Subkomponenten von Windenergieanlagen, also Komponenten der Windenergieanlagenrotorblätter, in einen Prüfstand eingespannt und auf Zug oder Druck belastet. Bei den Subkomponenten handelt es sich beispielsweise um Abschnitte oder Teilstrukturen von Rotorblättern mit Abmessungen von einigen Metern, die an unterschiedlichen Stellen des Rotorblatts entnommen werden. Daraus können Rückschlüsse auf das Verhalten des gesamten Rotorblatts gezogen werden. Um Belastungen der Subkomponente zu simulieren, die bestehen, wenn ein die Subkomponente umfassendes Rotorblatt unter Belastung steht, ist eine gezielte und präzise Krafteinleitung nötig. Um eine derartige Belastung der Subkomponente zu erreichen, erfolgt die Krafteinleitung einer Prüfkraft zum Beispiel an einander gegenüberliegenden Enden der Subkomponente entlang zuvor berechneter Wirklinien. Die Prüfkörper sollten also in dem Prüfstand derart fixierbar sein, dass an den Enden eine flexible Krafteinleitung ermöglicht wird, bei der die Kraft beispielsweise entlang von Wirklinien, die nicht senkrecht zu einer Außenfläche des Prüfkörpers verlaufen und/oder exzentrisch eingeleitet wird, also mit einem Hebelarm zum elastischen Zentrum des Prüfkörpers. Eine derartige Krafteinleitung hat in manchen Fällen eine Verformung oder Verdrehung des Prüfkörpers aufgrund von eingeleiteten Biegemomenten zur Folge. Die Prüfkörper müssen daher so eingespannt werden, dass derartige Verdrehungen toleriert werden und entsprechende Kräfte möglichst gut in den Prüfkörper eingeleitet werden können.Due to the length of the rotor blades, which is often over 30 m, they can often not be measured as a whole. Instead, subcomponents of wind turbines, i.e. components of the wind turbine rotor blades, are clamped in a test bench and loaded under tension or pressure. The subcomponents are, for example, sections or partial structures of rotor blades with dimensions of a few meters, which are removed at different locations on the rotor blade. This allows conclusions to be drawn about the behavior of the entire rotor blade. In order to simulate loads on the subcomponent that exist when a rotor blade comprising the subcomponent is under load, a targeted and precise application of force is necessary. In order to achieve such a load on the subcomponent, a test force is introduced, for example, at opposite ends of the subcomponent along previously calculated lines of action. The test specimens should therefore be fixable in the test bench in such a way that flexible force introduction is made possible at the ends, in which the force is introduced, for example, along lines of action that are not perpendicular to an outer surface of the test specimen and / or eccentrically, i.e. with a lever arm to the elastic center of the test specimen. In some cases, such a force introduction leads to a deformation or twisting of the test specimen due to the introduction of bending moments. The test specimens must therefore be clamped in such a way that such rotations are tolerated and corresponding forces can be introduced into the test specimen as well as possible.

Die DE 10 2018 208 463 B3 offenbart einen Lastrahmen zur Verwendung in einem Prüfstand, der eine Sandwichstruktur mit einer durchgehenden Ausnehmung zum Aufnehmen eines Prüfkörpers umfasst. Die Ausnehmung erstreckt sich von einer Oberseite bis zu einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite der Sandwichstruktur, wobei an einer Umwandung der Ausnehmung ein Blech anliegt.The DE 10 2018 208 463 B3 discloses a load frame for use in a test bench, which comprises a sandwich structure with a continuous recess for receiving a test specimen. The recess extends from an upper side to a lower side of the sandwich structure opposite the upper side, a sheet metal abutting a conversion of the recess.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Lastrahmen vorzuschlagen, der ein sicheres Einspannen von Prüfkörpern erlaubt und gleichzeitig ein effizientes Prüfen eines möglichst großen Prüfkörperabschnitts erlaubt. It is therefore the object of the present invention to propose a load frame which allows test specimens to be securely clamped in and at the same time allows the largest possible test specimen section to be tested efficiently.

Dabei sollte der Prüfkörper auch bei im Prüfverfahren auftretenden Biegemomenten oder Schälbeanspruchungen über die komplette Dauer eines Prüfverfahrens möglichst gut fixiert sein.The test specimen should also be fixed as well as possible in the event of bending moments or peeling stresses over the entire duration of a test procedure.

Dies wird durch einen Lastrahmen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bzw. durch ein Prüfstandsystem gemäß Anspruch 9 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung und den Figuren.This is achieved by a load frame with the features of independent claim 1 or by a test bench system according to claim 9 or a method according to claim 12. Advantageous further developments result from the dependent claims and from the description and the figures.

Der vorgeschlagene Lastrahmen, der zum Einspannen eines Prüfkörpers in einen Prüfstand dient, umfasst eine aus Platten gebildete Schichtstruktur. In der Schichtstruktur befindet sich eine durchgehende Ausnehmung zum Aufnehmen des Prüfkörpers, wobei eine Achse der durchgehenden Ausnehmung orthogonal zu einer Stapelrichtung der Schichtstruktur verläuft.The proposed load frame, which is used to clamp a test specimen in a test bench, comprises a layer structure formed from plates. There is a continuous recess in the layer structure for receiving the test specimen, an axis of the continuous recess being orthogonal to a stacking direction of the layer structure.

Die Achse der durchgehenden Ausnehmung verläuft also von einer Unterseite des Lastrahmens, an der die durchgehende Ausnehmung in den Lastrahmen eintritt, in Richtung einer dieser Unterseite gegenüberliegenden Oberseite, an der die durchgehende Ausnehmung wieder austritt. Dabei kann die Achse beispielsweise orthogonal zu Außenflächen der Oberseite und der Unterseite verlaufen.The axis of the continuous recess thus runs from an underside of the load frame, on which the continuous recess enters the load frame, in the direction of an upper side opposite this underside, on which the continuous recess exits. For example, the axis can be orthogonal to the outer surfaces of the top and bottom.

Die Platten haben eine Länge L, eine Breite B und eine Höhe H, wobei die Länge L und die Breite B jeweils größer sind als die Höhe H. Die Stapelrichtung ist diejenige Richtung, in der die Platten übereinandergeschichtet sind. Das heißt, sie ist parallel zu einer Flächennormalen von durch Länge L und Breite B aufgespannten Flächen der Platten. Die Oberseite und die Unterseite sind also solche Seiten, an denen schmale Seiten der gestapelten Platten mit Höhe H liegen. Entsprechend liegen zwei weitere schmale Seiten der Platten seitlich an dem Lastrahmen.The plates have a length L , a width B and a height H , the length L and the width B are each greater than the height H . The stacking direction is the direction in which the plates are stacked. That is, it is parallel to an area normal of length L and width B spanned surfaces of the plates. The top and bottom are so sides on which narrow sides of the stacked panels with height H lie. Accordingly, two further narrow sides of the plates lie on the side of the load frame.

Das bedeutet weiterhin, dass die durchgehende Ausnehmung nicht in Richtung der Flächennormalen der Platten verläuft. Anstatt also in jeder der Platten einen Durchbruch für die durchgehende Ausnehmung zu haben, werden einige zentral in der Schichtstruktur angeordnete Platten vollständig durchtrennt und weiter außen in der Schichtstruktur liegende Platten bleiben intakt.This also means that the continuous recess does not run in the direction of the surface normal of the plates. Instead of having a breakthrough for the continuous recess in each of the plates, some plates arranged centrally in the layer structure become complete cut and plates lying further out in the layer structure remain intact.

Der Prüfkörper, insbesondere ein Endbereich des Prüfkörpers, ist in die durchgehende Ausnehmung einführbar und kann mit dem Lastrahmen verklebt werden. Eine Kraftübertragung findet dabei über eine entsprechende Klebeverbindung statt, beispielsweise mittels Schub.The test specimen, in particular an end region of the test specimen, can be inserted into the continuous recess and can be glued to the load frame. A power transmission takes place via a corresponding adhesive connection, for example by means of a thrust.

Dabei hat der vorgeschlagene Lastrahmen den Vorteil, dass die Klebeverbindung aufgrund der gewählten Orientierung der Platten in Bezug auf die durchgehende Ausnehmung besonders resistent gegenüber wirkender Schub- und/oder Schälbeanspruchungen ist. Weiterhin zeichnet er sich durch eine besonders hohe Steifigkeit aus, wodurch Kräfte direkter auf den Prüfkörper übertragen werden. Neben einer besseren Belastung des Prüfkörpers hat das auch eine Energieersparnis zur Folge. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Lastrahmens liegt in seinem geringen Gewicht.The proposed load frame has the advantage that, due to the chosen orientation of the plates in relation to the continuous recess, the adhesive connection is particularly resistant to acting shear and / or peel stresses. Furthermore, it is characterized by a particularly high rigidity, which means that forces are transferred more directly to the test specimen. In addition to a better load on the test specimen, this also results in energy savings. An additional advantage of this load frame is its light weight.

Der Lastrahmen ist zum Prüfen dünnwandiger Strukturen mit inhomogener Steifigkeit geeignet. Er kann daher vorteilhaft zum Prüfen von Windenergieanlagensubkomponenten eingesetzt werden. Das heißt, dass beispielsweise Segmente oder Komponenten von Rotorblättern als Prüfkörper besonders gut damit eingespannt und getestet werden können. Der Lastrahmen kann durch eine entsprechende durchgehende Ausnehmung an solche Prüfkörper angepasst und somit als Lastrahmen für Windenergieanlagensubkomponenten ausgestaltet werden. Dabei kann insbesondere einer möglicherweise gekrümmten äußeren Form der Windenergieanlagensubkomponenten Rechnung getragen werden.The load frame is suitable for testing thin-walled structures with inhomogeneous rigidity. It can therefore be used advantageously for testing wind turbine sub-components. This means that, for example, segments or components of rotor blades as test specimens can be clamped and tested particularly well. The load frame can be adapted to such test specimens by means of a corresponding continuous recess and can thus be designed as a load frame for wind turbine sub-components. In particular, a possibly curved outer shape of the wind power plant subcomponents can be taken into account.

In üblichen Ausführungen des vorgestellten Lastrahmens wird die durchgehende Öffnung so gewählt, dass der eingeführte Prüfkörper sich auf einer Seite des Lastrahmens erstreckt und eine Prüfkörperaußenfläche auf einer dieser Seite gegenüberliegenden Seite der Schichtstruktur im Wesentlichen bündig mit der Schichtstruktur abschließt. Der Prüfkörper kann beispielsweise vertikal zwischen einem oberen und einem unteren Lastrahmen eingespannt werden. Der Prüfkörper erstreckt sich dann an der unten gelegenen Unterseite des oberen Lastrahmens, und schließt mit der oben gelegenen Oberseite des oberen Lastrahmens vorzugsweise bündig ab. Im Falle des unteren Lastrahmens erstreckt sich der Prüfkörper an der oben gelegenen Oberseite des unteren Lastrahmens und schließt mit dessen unten gelegener Unterseite vorzugsweise bündig ab. Die Stapelrichtung beider Lastrahmen verläuft bei einer derartigen Konfiguration dann horizontal. Selbstverständlich kann der Prüfkörper anstatt vertikal auch horizontal oder in einem anderen Winkel angeordnet werden, solange das Verhältnis von Stapelrichtung und Achse der durchgehenden Ausnehmung bestehen bleibt.In conventional designs of the load frame presented, the through opening is selected such that the inserted test specimen extends on one side of the load frame and an outer surface of the test specimen on a side of the layer structure opposite this side is essentially flush with the layer structure. The test specimen can, for example, be clamped vertically between an upper and a lower load frame. The test specimen then extends on the underside of the upper load frame located below, and is preferably flush with the upper side of the upper load frame located above. In the case of the lower load frame, the test specimen extends on the upper side of the lower load frame and is preferably flush with the lower side of the lower frame. With such a configuration, the stacking direction of both load frames then runs horizontally. Of course, the test specimen can also be arranged horizontally or at another angle instead of vertically, as long as the ratio of stack direction and axis of the continuous recess remains.

Die Klebeverbindung kann beispielsweise vollflächig an einer Umwandung der durchgehenden Öffnung bereitgestellt werden. Eine Fläche der Klebeverbindung kann dadurch maximiert werden, um eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten. Wenn der Prüfkörper so eingeführt ist, dass er an einer Seite nicht oder nicht wesentlich über den Lastrahmen hinaussteht, sondern bündig oder ungefähr bündig abschließt, kann der Prüfkörper außerdem auf einer maximal möglichen Länge geprüft werden.The adhesive connection can, for example, be provided over the entire area on a wall of the through opening. An area of the adhesive connection can be maximized in this way in order to ensure optimal power transmission. If the test specimen is inserted in such a way that it does not protrude on one side, or does not protrude significantly beyond the load frame, but is flush or approximately flush, the test specimen can also be tested to the maximum possible length.

Die Platten der Schichtstruktur können beispielsweise als Schichtholzplatten oder Sperrholzplatten ausgebildet sein. Dadurch wird ein besonders günstiger und leicht zu verarbeitender Lastrahmen ermöglicht. Schichtholzplatten oder Sperrholzplatten besitzen zumeist mehrere Furnierschichten mit jeweils einer einheitlichen Faserorientierung. Die Faserorientierungen können beispielsweise von Furnierschicht zu Furnierschicht abwechselnd um 90 Grad zueinander gedreht sein. Durch den hier vorgestellten Lastrahmen kann vermieden werden, dass die Furnierschichten sich aufgrund der im Test auftretenden Belastungen voneinander ablösen und eine Kraftübertragung durch auftretende Risse verschlechtert wird.The plates of the layer structure can be designed, for example, as plywood panels or plywood panels. This enables a particularly inexpensive and easy-to-process load frame. Plywood panels or plywood panels usually have several layers of veneer, each with a uniform fiber orientation. The fiber orientations can, for example, be rotated alternately by 90 degrees from veneer layer to veneer layer. The load frame presented here can prevent the veneer layers from detaching from one another due to the loads occurring in the test and the transmission of force being impaired by cracks that occur.

Die Platten der Schichtstruktur können beispielsweise miteinander verklebt werden. So kann ein stabiler und gleichzeitig kostengünstiger Lastrahmen geschaffen werden. Bei dem vorgestellten Lastrahmen wird dabei üblicherweise auf weitere Mittel zum Zusammenhalten der Schichtstruktur verzichtet. Diese kostengünstige und gleichzeitig stabile Ausführung kann als besonders vorteilhaft angesehen werden. Es ist allerdings bei dem Lastrahmen gemäß dieser Anmeldung auch nicht ausgeschlossen, dass zusätzliche Mittel zum Zusammenhalten der Schichtstruktur verwendet werden, wie nachfolgend erläutert wird.The plates of the layer structure can be glued together, for example. In this way, a stable and at the same time inexpensive load frame can be created. In the case of the load frame presented, further means for holding the layer structure together are usually dispensed with. This inexpensive and at the same time stable design can be regarded as particularly advantageous. However, it is also not excluded with the load frame according to this application that additional means are used to hold the layer structure together, as will be explained below.

Um die Platten der Schichtstruktur zusätzlich zusammenzuhalten und außerdem die Steifigkeit des Lastrahmens zu erhöhen, kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass zusätzliche Verstärkungsplatten außen an der Schichtstruktur angebracht werden, die sich orthogonal zu den Platten der Schichtstruktur erstrecken und diese miteinander verbinden. Das heißt, diese zusätzlichen Verstärkungsplatten werden auf eine oder mehrere Seiten des Lastrahmens aufgebracht, an denen schmale Seiten der gestapelten Platten mit Höhe H liegen. Beispielsweise können sie aufgeklebt werden, d.h. mit den schmalen Seiten der Platten verklebt werden.In order to additionally hold the plates of the layer structure together and also to increase the rigidity of the load frame, it can be provided, for example, that additional reinforcement plates are attached to the outside of the layer structure and extend orthogonally to the plates of the layer structure and connect them to one another. That is, these additional reinforcement plates are applied to one or more sides of the load frame, on the narrow sides of the stacked plates with height H lie. For example, they can be glued on, ie glued to the narrow sides of the panels.

Bei den zusätzlichen Verstärkungsplatten kann es sich um Deckplatten handeln, die an der Oberseite und/oder an der Unterseite der Schichtstruktur angebracht werden, an denen jeweils die durchgehende Ausnehmung austritt. Solche Deckplatten können beispielsweise aus Metall gefertigt sein. Typischerweise überdecken solche Deckplatten an der Oberseite bzw. an der Unterseite an der sie angeordnet sind die Schichtstruktur zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig. Dabei weisen sie vorzugsweise eine Öffnung auf, so dass sich die durchgehende Ausnehmung durch die Deckplatte fortsetzt. Der Prüfkörper kann so durch die Deckplatte hindurchgeführt werden, wenn sie auf der Seite angeordnet ist, an der sich der Prüfkörper erstreckt wenn er in den Lastrahmen eingeklebt ist. Ist eine Deckplatte an derjenigen Seite vorgesehen, an der sich der Prüfkörper nicht erstreckt, weist die Deckplatte typischerweise ebenfalls die Öffnung auf, so dass sich die durchgehende Ausnehmung durch die Deckplatte hindurch fortgesetzt wird. Der Prüfkörper erstreckt sich dann typischerweise nicht durch diese Öffnung: In der Regel bleibt das durch die Öffnung definierte Volumen frei. Der Prüfkörper wird vorzugsweise nicht mit der Deckplatte verklebt. Typischerweise erfolgt das Verkleben des Prüfkörpers mit dem Lastrahmen durch Eingießen von Klebstoff. Durch die Öffnung in den Deckplatten und dadurch, dass das Volumen der Öffnung freibleibt, wird das Eingießen ermöglicht, ohne dass der Prüfkörper mit den Deckplatten verklebt wird, wie es bei einer durchgehenden Deckplatte der Fall wäre.The additional reinforcement plates can be cover plates attached to the Top and / or be attached to the underside of the layer structure, at each of which the continuous recess emerges. Such cover plates can be made of metal, for example. Typically, such cover plates on the top or on the bottom on which they are arranged cover the layer structure at least partially, preferably completely. They preferably have an opening so that the continuous recess continues through the cover plate. The test specimen can thus be passed through the cover plate if it is arranged on the side on which the test specimen extends when it is glued into the load frame. If a cover plate is provided on the side on which the test specimen does not extend, the cover plate typically also has the opening, so that the continuous recess is continued through the cover plate. The test specimen then typically does not extend through this opening: as a rule, the volume defined through the opening remains free. The test specimen is preferably not glued to the cover plate. Typically, the test specimen is glued to the load frame by pouring in adhesive. Due to the opening in the cover plates and the fact that the volume of the opening remains free, pouring is made possible without the test specimen being glued to the cover plates, as would be the case with a continuous cover plate.

Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Deckplatten können als Verstärkungsplatten Schubplatten vorgesehen sein, die an denjenigen Seiten des Lastrahmens angeordnet sind, an denen schmale Seiten - in diesem Fall Stirnseiten - der gestapelten Platten liegen, wobei es sich bei diesen Seiten vorzugsweise gerade nicht um die Oberseite oder die Unterseite handelt. Diese Schubplatten werden typischerweise mit dem Lastrahmen verklebt. Es handelt sich bei den Schubplatten vorzugsweise um Platten aus Schichtholz oder Sperrholz. Durch die Schubplatten werden die Platten der Schichtstruktur zusätzlich verbunden und zusammengehalten. Üblicherweise werden Schubplatten paarweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten vorgesehen.As an alternative or in addition to the cover plates described, push plates can be provided as reinforcement plates, which are arranged on those sides of the load frame on which narrow sides — in this case end faces — of the stacked plates are located, these sides preferably not being the top side or the bottom is trading. These push plates are typically glued to the load frame. The push plates are preferably made of plywood or plywood. The plates of the layer structure are additionally connected and held together by the push plates. Push plates are usually provided in pairs on two opposite sides.

In einer beispielhaften Ausführung des beschriebenen Lastrahmens sind die Platten der Schichtstruktur Sperrholzplatten, deren Furniere abwechselnd horizontale und vertikale Faserorientierungen haben, d.h. parallel zur Breite und zur Höhe der Platten der Schichtstruktur. Die seitlich auf die Schichtstruktur aufgeklebten Schubplatten haben in dem Beispiel um 45 ° gedrehte Faserorientierungen und erstrecken sich diagonal zu den Außenkanten der Schubplatten. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Steifigkeit erreicht.In an exemplary embodiment of the load frame described, the panels of the layer structure are plywood panels, the veneers of which alternately have horizontal and vertical fiber orientations, i.e. parallel to the width and height of the slabs of the layer structure. The push plates glued to the side of the layer structure have fiber orientations rotated by 45 ° in the example and extend diagonally to the outer edges of the push plates. This results in a particularly advantageous stiffness.

Eine Dicke der Schichtstruktur, die sich orthogonal zur Stapelrichtung der Schichtstruktur erstreckt, also in die gleiche Richtung, in die sich auch die Achse der durchgehenden Ausnehmung erstreckt, beträgt beispielsweise mindestens 10 cm und/oder höchstens 100 cm, vorzugsweise mindestens 25 cm und/oder höchstens 40 cm. Diese Dicke entspricht der Breite der Platten.A thickness of the layer structure which extends orthogonally to the stacking direction of the layer structure, that is to say in the same direction in which the axis of the continuous recess extends, is for example at least 10 cm and / or at most 100 cm, preferably at least 25 cm and / or at most 40 cm. This thickness corresponds to the width of the plates.

Geringe Dicken dieser Art haben den Vorteil, dass nur ein verhältnismäßig kleiner Abschnitt des Prüfkörpers in den Lastrahmen eingeführt werden muss. Dies ermöglicht die Prüfung eines längeren Abschnitts des Prüfkörpers, da der eingeführte Abschnitt im Test nicht geprüft werden kann. Außerdem verbraucht ein solcher Lastrahmen wenig Material und hat ein geringes Gewicht.Small thicknesses of this type have the advantage that only a relatively small section of the test specimen has to be inserted into the load frame. This enables a longer section of the test specimen to be tested, since the inserted section cannot be tested in the test. In addition, such a load frame consumes little material and has a low weight.

Bei dem hier beschriebenen Lastrahmen ist trotz solchen geringen Dicken eine effiziente Prüfung möglich. Dies ist auf die besondere Steifheit und Beständigkeit des Lastrahmens zurückzuführen.With the load frame described here, efficient testing is possible despite such small thicknesses. This is due to the special rigidity and durability of the load frame.

Bei dem Lastrahmen kann optional ein Lastkern aus schichtartig verklebten weiteren Platten vorgesehen sein. Ein solcher Lastkern weist eine äußere Form auf, die der durchgehenden Ausnehmung derart folgt, dass der Lastkern in der durchgehenden Ausnehmung positioniert werden kann. Der Lastkern ist so geformt, dass er, wenn er in der Ausnehmung positioniert ist, einen Abstand zur Umwandung der durchgehenden Ausnehmung aufweist.In the case of the load frame, a load core made of further plates glued in layers can optionally be provided. Such a load core has an external shape which follows the continuous recess in such a way that the load core can be positioned in the continuous recess. The load core is shaped in such a way that, when it is positioned in the recess, it is at a distance from the conversion of the continuous recess.

Der Abstand zwischen dem Lastrahmen und dem Lastkern ist beispielsweise so gewählt, dass in einen durch diesen Abstand definierten Zwischenraum der Prüfkörper eingeführt werden kann, wenn dieser zumindest im Endbereich hohl ist. Dies ist bei Windenergieanlagensubkomponenten typischerweise der Fall. Sie können dann außen mit der Umwandung der durchgehenden Ausnehmung und innen mit dem Lastkern verklebt werden. Vorzugsweise sind die durchgehende Ausnehmung und der Lastkern so ausgestaltet, dass für beide eine vollflächige Verklebung mit dem eingeführten Prüfkörper möglich ist.The distance between the load frame and the load core is selected, for example, such that the test specimen can be inserted into an intermediate space defined by this distance if it is hollow, at least in the end region. This is typically the case with wind turbine subcomponents. They can then be glued on the outside with the conversion of the continuous recess and on the inside with the load core. The continuous recess and the load core are preferably designed in such a way that full-surface gluing with the inserted test specimen is possible for both.

So kann durch den Lastkern eine zusätzliche Fixierung des Prüfkörpers und eine besonders effiziente Krafteinleitung in den Prüfkörper ermöglicht werden.The load core enables additional fixation of the test specimen and a particularly efficient introduction of force into the test specimen.

Die schichtartig verklebten weiteren Platten des Lastkerns sind so orientiert, dass eine Stapelrichtung der weiteren Platten des Lastkerns orthogonal zu der Achse der durchgehenden Ausnehmung verläuft, wenn der Lastkern in der durchgehenden Ausnehmung positioniert ist. Das beinhaltet einerseits die Möglichkeit, dass die Stapelrichtung der weiteren Platten identisch ist mit der Stapelrichtung der Platten der Schichtstruktur. Andererseits kann die Stapelrichtung der weiteren Platten auch im Vergleich zur Stapelrichtung der Platten der Schichtstruktur verdreht sein, beispielsweise um 90 Grad.The further plates of the load core which are glued in layers are oriented such that a stacking direction of the further plates of the load core is orthogonal to the axis of the continuous recess when the load core is positioned in the continuous recess. On the one hand, this includes the possibility that the stacking direction of the further plates is identical to the stacking direction of the plates the layer structure. On the other hand, the stacking direction of the further plates can also be rotated in comparison to the stacking direction of the plates of the layer structure, for example by 90 degrees.

Bei dem beschriebenen Lastrahmen können Laststangen vorgesehen sein. Diese sind beispielsweise als Gewindestangen ausgebildet. Die Laststangen können dann beispielsweise so in die Schichtstruktur eingeklebt sein, dass sie an einer Seite aus der Schichtstruktur herausragen. Vorzugsweise ragen sie an der Oberseite oder der Unterseite aus der Schichtstruktur heraus, an der auch die durchgehende Ausnehmung aus der Schichtstruktur hervortritt. Typischerweise ragen sie an der Seite aus der Schichtstruktur, die dem zu prüfenden Prüfkörperabschnitt abgewandt ist wenn der Prüfkörper eingeführt ist.Load bars can be provided in the load frame described. These are designed, for example, as threaded rods. The load bars can then be glued into the layer structure, for example, such that they protrude from the layer structure on one side. They preferably protrude from the layer structure at the top or the bottom, at which the continuous recess also emerges from the layer structure. They typically protrude from the layer structure on the side that faces away from the test specimen section to be tested when the test specimen is inserted.

Wenn Laststangen vorgesehen sind, können Anzahl und Dicke der Laststangen abhängig von der vorgesehenen Prüfkraft gewählt werden. Wie tief die Laststangen dann jeweils in den Lastrahmen ragen, kann wiederum von dem Durchmesser der Stangen abhängig gemacht werden. Beispielsweise können die Stangen über ein 4 bis 16-faches ihres Durchmessers in den Lastrahmen hineinragen, vorzugsweise über ein 8 bis 12-faches ihres Durchmessers. Vorzugsweise ragen die Laststangen höchstens über 80% der Dicke der Schichtstruktur in diese hinein. In möglichen Ausführungen ragen die Laststangen beispielsweise über mindestens 50 % und/oder höchstens 75 % der Dicke der Schichtstruktur in die Schichtstruktur hinein. Insbesondere ragen die Laststangen in für den vorgestellten Lastrahmen typischen Ausführungen nur an einer Seite aus dem Lastrahmen heraus, während die gegenüberliegende Seite sich im Inneren des Lastrahmens befindet.If load bars are provided, the number and thickness of the load bars can be selected depending on the intended test force. The depth of the load rods then projecting into the load frame can in turn be made dependent on the diameter of the rods. For example, the rods can protrude into the load frame by 4 to 16 times their diameter, preferably by 8 to 12 times their diameter. The load bars preferably protrude into the layer structure at most by more than 80% of the thickness thereof. In possible designs, the load rods project into the layer structure, for example, by at least 50% and / or at most 75% of the thickness of the layer structure. In particular, the load rods in the designs typical of the load frame presented only protrude from the load frame on one side, while the opposite side is located inside the load frame.

Wenn ein Lastkern vorgesehen ist, können zusätzliche Laststangen vorgesehen sein, die in den Lastkern eingeklebt sind und so angeordnet sind, dass sie parallel zu den in die Schichtstruktur eingeklebten Laststangen aus dem Lastkern herausragen, wenn der Lastkern in der durchgehenden Ausnehmung der Schichtstruktur positioniert ist.If a load core is provided, additional load rods can be provided which are glued into the load core and are arranged such that they protrude from the load core parallel to the load rods glued into the layer structure when the load core is positioned in the continuous recess of the layer structure.

Die in die Schichtstruktur eingebrachten Laststangen und die möglichen zusätzlichen Laststangen des Lastkerns können mit lasteinleitenden Strukturen eines Prüfstands verbunden werden, beispielsweise durch Verschrauben. Der mit dem Prüfstand verbundene Lastrahmen kann dann über die lasteinleitenden Strukturen bewegt werden, wodurch Prüfkräfte in den darin eingeklebten Prüfkörper eingeleitet werden.The load rods introduced into the layer structure and the possible additional load rods of the load core can be connected to load-introducing structures of a test bench, for example by screwing. The load frame connected to the test stand can then be moved over the load-introducing structures, as a result of which test forces are introduced into the test specimen glued therein.

Bei einem Prüfstandsystem gemäß dieser Anmeldung sind beispielsweise zwei Lastrahmen der oben beschriebenen Art vorgesehen, die jeweils mit lasteinleitenden Strukturen des Prüfstands verbunden sind, beispielsweise indem sie jeweils Laststangen aufweisen, die mit lasteinleitenden Strukturen des Prüfstandsystems verbunden sind. Lasteinleitende Strukturen, die mit einem ersten der zwei Lastrahmen verbunden sind, sind dann relativ zu lasteinleitenden Strukturen, die mit einem zweiten der zwei Lastrahmen verbunden sind, bewegbar.In a test bench system according to this application, for example, two load frames of the type described above are provided, each of which is connected to load-introducing structures of the test bench, for example by each having load bars which are connected to load-initiating structures of the test bench system. Load initiating structures that are connected to a first of the two load frames are then movable relative to load initiating structures that are connected to a second of the two load frames.

Zwischen der Schichtstruktur jedes Lastrahmens und der mit diesem Lastrahmen verbundenen lasteinleitenden Struktur können Distanzringe angeordnet sein. Diese sind vorzugsweise aus einem steifen Material gefertigt, beispielsweise aus Stahl oder anderen Metallen. Durch sie wird die eingeleitete Kraft auf eine größere Fläche verteilt, wodurch vermieden werden kann, dass die lasteinleitenden Strukturen des Prüfstandes Kontakt mit der Schichtstruktur haben und diese im Versuch beschädigen. Bei Ausführungen mit einer oder mehreren Deckplatten kann eine der Deckplatten vorteilhaft an der Seite der lasteinleitenden Struktur angeordnet werden. Durch eine solche Deckplatte kann die Verteilung der Kraft und entsprechend der Schutz der Schichtstruktur bewirkt werden. Dies kann als Alternative zu den Distanzringen dienen oder zusätzlich zu ihnen vorgesehen sein. Entsprechende Deckplatten weisen Löcher auf, durch die die Laststangen hindurch geführt werden.Spacer rings can be arranged between the layer structure of each load frame and the load-introducing structure connected to this load frame. These are preferably made of a rigid material, such as steel or other metals. It distributes the applied force over a larger area, which prevents the load-introducing structures of the test bench from coming into contact with the layer structure and damaging it during the test. In versions with one or more cover plates, one of the cover plates can advantageously be arranged on the side of the load-introducing structure. The distribution of the force and, accordingly, the protection of the layer structure can be effected by such a cover plate. This can serve as an alternative to the spacer rings or can be provided in addition to them. Corresponding cover plates have holes through which the load rods are passed.

Ein Abstand zwischen den zwei Lastrahmen beträgt beispielsweise zwischen 1 m und 12 m, um Prüfkörper prüfen zu können, die derartige Längen aufweisen. Solche Längen sind beispielsweise bei Windenergieanlagensubkomponenten möglich.A distance between the two load frames is, for example, between 1 m and 12 m in order to be able to test specimens that have such lengths. Such lengths are possible, for example, in the case of wind turbine subcomponents.

Das vorliegende Schutzrecht bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Einspannen eines Prüfkörpers in einen Prüfstand.The present property right also relates to a method for clamping a test specimen in a test bench.

Dabei wird ein wie oben beschriebener Lastrahmen mit einer Schichtstruktur verwendet. Der Prüfkörper kann beispielsweise wieder die beschriebene Windenergieanlagensubkomponente sein.A load frame with a layer structure as described above is used. The test specimen can, for example, again be the described wind turbine sub-component.

Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem eine Kontur aus schichtartig miteinander verklebten Platten ausgefräst wird. Diese Kontur ist durch einen Endbereich des Prüfkörpers vorgegeben. Sie kann beispielsweise von Prüfkörper zu Prüfkörper unterschiedlich sein und beispielsweise jeweils vorher ermittelt werden.The method comprises a step in which a contour is milled out from plates which are glued together in layers. This contour is specified by an end region of the test specimen. It can differ, for example, from test specimen to test specimen and can be determined beforehand, for example.

Die Schichtstruktur, die die schichtartig verklebten Platten umfasst, wird dann in einem nächsten Schritt so bereitgestellt, dass die ausgefräste Kontur darin eine durchgehende Ausnehmung bildet, wobei eine Achse der durchgehenden Ausnehmung sich orthogonal zu einer Stapelrichtung der Schichtstruktur erstreckt.In a next step, the layer structure which comprises the layer-like glued plates is provided in such a way that the milled contour forms a continuous recess therein, an axis of the continuous recess extending orthogonally to a stacking direction of the layer structure.

Später wird der Endbereich des Prüfkörpers, an den die ausgefräste Kontur angepasst ist, in die durchgehende Ausnehmung eingeklebt. The end area of the test specimen, to which the milled contour is adapted, is later glued into the continuous recess.

Bei dem Endbereich kann es sich beispielsweise um einen äußersten Abschnitt des Prüfkörpers handeln, so dass der Prüfkörper so eingeklebt werden kann, dass er an einer Seite des Lastrahmens nicht über den Lastrahmen übersteht.The end region can be, for example, an outermost section of the test body, so that the test body can be glued in such a way that it does not protrude beyond the load frame on one side of the load frame.

Das Bereitstellen der Schichtstruktur mit der durchgehenden Ausnehmung kann beispielsweise erfolgen, indem die durchgehende Ausnehmung zentral in die Schichtstruktur eingebracht wird. Es kann aber auch erfolgen, indem zunächst zwei oder auch mehr Schichtsubstrukturen aus verklebten Platten bereitgestellt werden, in welche jeweils durch den Endbereich des Prüfkörpers vorgegebene Konturen gefräst werden. Die Schichtsubstrukturen werden dann zur Herstellung des Lastrahmens miteinander verklebt, so dass zwischen den verklebten Schichtsubstrukturen durch die darin gefrästen Konturen die durchgehende Ausnehmung gebildet wird. Dabei werden die Schichtsubstrukturen vorzugsweise so angeordnet und miteinander verklebt, dass sie alle dieselbe Stapelrichtung aufweisen. Das heißt, der letztendlich geschaffene Lastrahmen weist den gleichen vorteilhaften Schichtaufbau auf wie im Falle der zentral in die Schichtstruktur eingebrachten Ausnehmung. Die Herstellung unter Verwendung von Substrukturen kann allerdings den Vorteil haben, dass die Konturen leichter fräsbar sind. Bei der Herstellung des Lastrahmens aus einem Stück kann sich die Schwierigkeit ergeben, dass gängige Werkzeuge, etwa Fräsköpfe, mitunter zu groß sind um schmal zulaufende Randbereiche der Prüfkörperkontur fräsen zu können. Bei der Herstellung aus zwei oder mehr Schichtsubstrukturen können die Konturen seitlich in die Schichtsubstrukturen eingearbeitet werden, so dass die Abmessungen der Fräsköpfe bei der Bearbeitung keine Rolle spielen. Die schmal zulaufenden Randbereiche entstehen erst durch das Zusammenfügen der Schichtsubkomponenten und werden zwischen den Schichtsubstrukturen gebildet.The layer structure with the continuous recess can be provided, for example, by introducing the continuous recess centrally into the layer structure. However, it can also be done by first providing two or more layer substructures from glued plates, into which contours predetermined by the end region of the test specimen are milled. The layer substructures are then glued together to produce the load frame, so that the continuous recess is formed between the glued layer substructures by the contours milled therein. The layer substructures are preferably arranged and glued to one another such that they all have the same stacking direction. This means that the load frame ultimately created has the same advantageous layer structure as in the case of the recess made centrally in the layer structure. The production using substructures can, however, have the advantage that the contours are easier to mill. When manufacturing the load frame from one piece, the difficulty may arise that common tools, such as milling heads, are sometimes too large to be able to mill narrow edge areas of the test specimen contour. When producing from two or more layer substructures, the contours can be incorporated laterally into the layer substructures, so that the dimensions of the milling heads play no role in the machining. The narrow tapered edge areas only arise when the layer sub-components are joined together and are formed between the layer sub-structures.

Dank der Orientierung der Platten wird die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Lastrahmens durch die vorgeschlagene Fertigung mittels Substrukturen nicht beeinträchtigt.Thanks to the orientation of the plates, the performance of the proposed load frame is not impaired by the proposed production using substructures.

Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt umfassen zum Einkleben von Laststangen in die Schichtstruktur, so dass diese an einer Seite der Schichtstruktur, an der die durchgehende Ausnehmung aus ihr hervortritt, aus der Schichtstruktur ragen. Dafür werden beispielsweise entsprechende Bohrungen in der Schichtstruktur bereitgestellt, die eine Tiefe haben, die beispielsweise mindestens der Hälfte und/oder höchstens drei Vierteln der Dicke der Schichtstruktur entspricht.The method can further comprise a step for gluing load bars into the layer structure so that they protrude from the layer structure on one side of the layer structure on which the continuous recess emerges from it. For this purpose, for example, corresponding bores are provided in the layer structure that have a depth that corresponds, for example, to at least half and / or at most three quarters of the thickness of the layer structure.

Ferner umfasst es üblicherweise einen Schritt, in dem die Laststangen mit lasteinleitenden Strukturen eines Prüfstandsystems verbunden werden.Furthermore, it usually comprises a step in which the load rods are connected to load-introducing structures of a test bench system.

Der Endbereich des Prüfkörpers kann in dem Verfahren direkt mit den Platten der Schichtstruktur verklebt werden. Durch die beschriebene Anordnung bzw. Orientierung der Platten wird eine gute Kraftübertragung gewährleistet und eine Beschädigung des Lastrahmens weitestgehend vermieden. Zusätzliche Steifigkeit kann durch die optionalen Deckplatten und/oder durch die optionalen Schubplatten erreicht werden.The end area of the test specimen can be glued directly to the plates of the layer structure in the method. The described arrangement or orientation of the plates ensures good power transmission and largely prevents damage to the load frame. Additional rigidity can be achieved with the optional cover plates and / or with the optional push plates.

Die Kontur kann hierfür beispielsweise derart an den Endbereich des Prüfkörpers angepasst werden, dass zwischen der Umwandung der durchgehenden Ausnehmung und dem darin eingeführten Prüfkörper ein den Prüfkörper umlaufender Spalt mit einer Breite von mindestens 0,2 mm und/oder höchstens 10 mm zum Einbringen von Klebstoff gegeben ist.For this purpose, the contour can be adapted, for example, to the end region of the test specimen in such a way that a gap surrounding the test specimen with a width of at least 0.2 mm and / or at most 10 mm between the conversion of the continuous recess and the test specimen introduced therein for introducing adhesive given is.

Das Verfahren kann weiterhin ein Schritt umfassen zum Einkleben eines Lastkerns aus schichtartig verklebten weiteren Platten in einen inneren Hohlraum des Prüfkörpers. Der Lastkern kann in der Nähe des Endbereichs in den Hohlraum eingeklebt werden. Insbesondere kann er ganz am Ende des Prüfkörpers eingeklebt werden, so dass er bündig mit dem Prüfkörper abschließt. Die schichtartig verklebten Platten des Lastkerns sind so orientiert, dass eine Stapelrichtung der weiteren Platten des Lastkerns orthogonal zu der Achse der durchgehenden Ausnehmung verläuft. Die Stapelrichtung der weiteren Platten kann insbesondere parallel oder orthogonal zur Stapelrichtung der Platten der Schichtstruktur verlaufen. Auf den Lastkern kann optional eine Kerndeckplatte aufgebracht werden, die der Form des Lastkerns folgt. Diese ist typischerweise aus dem gleichen Material wie die Deckplatte der Schichtstruktur. Sind sowohl eine Deckplatte für die Schichtstruktur als auch eine Kerndeckplatte vorgesehen, so verbleibt zwischen den beiden ein Spalt, der der Form des Prüfkörpers folgt. Durch diesen Spalt kann Klebstoff eingebracht werden bzw. Klebstoff beim Gießen austreten. Bohrungen in der Kerndeckplatte können für mögliche eingeklebte Gewindestangen vorgesehen sein.The method can further comprise a step for gluing a load core made of further plates glued in layers into an inner cavity of the test specimen. The load core can be glued into the cavity near the end region. In particular, it can be glued in at the very end of the test specimen so that it is flush with the test specimen. The layers of the load core glued in layers are oriented in such a way that a stacking direction of the further plates of the load core is orthogonal to the axis of the continuous recess. The stacking direction of the further plates can in particular run parallel or orthogonal to the stacking direction of the plates of the layer structure. Optionally, a core cover plate can be applied to the load core, which follows the shape of the load core. This is typically made of the same material as the cover plate of the layer structure. If both a cover plate for the layer structure and a core cover plate are provided, a gap remains between the two which follows the shape of the test specimen. Adhesive can be introduced through this gap or adhesive can escape during casting. Bores in the core cover plate can be provided for possible glued-in threaded rods.

Vorzugsweise sind die durchgehende Ausnehmung und der Lastkern so ausgestaltet, dass für beide eine vollflächige Verklebung mit dem eingeführten Prüfkörper möglich ist. Dafür kann zwischen Lastkern und Prüfkörper ein Abstand von mindestens 0,2 mm und/oder höchstens 10 mm zum Einbringen von Klebstoff vorgesehen sein.The continuous recess and the load core are preferably designed in such a way that full-surface gluing with the inserted test specimen is possible for both. For this purpose, a distance of at least 0.2 mm and / or at most 10 mm can be provided between the load core and the test specimen for the introduction of adhesive.

Bei dem Verfahren kann es vorgesehen sein, dass der Endbereich des Prüfkörpers in die Ausnehmung des Lastrahmens eingeklebt wird und außerdem ein zweiter, im Wesentlichen gleichartig ausgebildeter Lastrahmen verwendet wird, in den ein dem Endbereich abgewandter zweiter Endbereich des Prüfkörpers eingeklebt wird. So kann der Prüfkörper an beiden Enden befestigt werden, und durch Bewegen der Lastrahmen relativ zueinander können Kräfte in den Prüfkörper eingeleitet werden. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die lasteinleitenden Strukturen mit Gelenken, wie z.B. Kugel- oder Kardangelenken verbunden werden. Das Verfahren kann auch Schritte zum Einleiten von Kräften in den Prüfkörper umfassen. Beispielsweise können Biegemomente in den Prüfkörper eingeleitet werden, indem Kräfte exzentrisch eingeleitet werden. Dies wird durch die gezeigten Lastrahmen bzw. das Verfahren zum Einspannen besonders gut ermöglicht.In the method it can be provided that the end region of the test specimen is in the Recess of the load frame is glued in and a second load frame, essentially of the same design, is also used, into which a second end region of the test body facing away from the end region is glued. The test specimen can thus be attached at both ends, and forces can be introduced into the test specimen by moving the load frames relative to one another. It can further be provided that the load-introducing structures are connected to joints, such as ball or cardan joints. The method can also include steps for introducing forces into the test specimen. For example, bending moments can be introduced into the test specimen by introducing forces eccentrically. This is made possible particularly well by the load frame shown and the method for clamping.

Es sei betont, dass solche Merkmale, die hier nur in Bezug auf den Lastrahmen oder das Prüfstandsystem genannt sind, ebenso im Zusammenhang mit dem beschriebenen Verfahren beansprucht werden können und anders herum.It should be emphasized that such features, which are only mentioned in relation to the load frame or the test bench system, can also be claimed in connection with the described method and vice versa.

Im Folgenden werden mögliche Ausgestaltungen der Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert.Possible embodiments of the invention are explained below by way of example using figures.

Darin zeigen

1 einen Prüfkörper, der in zwei Lastrahmen eingespannt ist,
2a ein Furnier für eine Schichtholzplatte,
2b eine Schichtholzplatte für den Lastrahmen, die mehrere Furnierschichten umfasst,
3a einen Schnitt durch einen der Lastrahmen mit eingespanntem Prüfkörper,
3b einen Schnitt durch die Ansicht aus 3a,
4a - d unterschiedliche Ausführungen des Lastrahmens, mit und ohne Lastkern,
5a - d einen Ablauf eines Verbindens des Lastrahmens mit lasteinleitenden Strukturen eines Prüfstands,
6a - c eine Darstellung eines Verfahrensablaufs zum Bereitstellen des Lastra h mens,
7a - c eine Darstellung eines alternativen Verfahrensablaufs zum Bereitstellen des Lastrahmens und
8a - b Lastrahmen mit Deckelplatten und Schubplatten.

Show in it

1 a test specimen that is clamped in two load frames,
2a a veneer for a plywood board,
2 B a plywood panel for the load frame, which comprises several layers of veneer,
3a a section through one of the load frames with clamped test specimen,
3b a section through the view 3a ,
4a - d different designs of the load frame, with and without load core,
5a - d a sequence of connecting the load frame to load-introducing structures of a test bench,
6a - c a representation of a process sequence for providing the load frame,
7a - c a representation of an alternative process flow for providing the load frame and
8a - b load frame with cover plates and push plates.

Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu.The figures are not to scale.

1 zeigt einen vertikal angeordneten Prüfkörper 2, der an gegenüberliegenden Enden in zwei im Wesentlichen gleich ausgebildete Lastrahmen 1, 1' eingeklebt ist. Bei dem Prüfkörper 2 handelt es sich um eine Windenergieanlagensubkomponente, das heißt einen Abschnitt eines Windenergieanlagenrotorblatts. Dieser soll in einem Prüfverfahren belastet werden, wobei eine Lasteinleitung möglichst die im Feld auftretenden Belastungen simulieren soll. Die Lastrahmen 1, 1' weisen jeweils eine durchgehende Ausnehmung auf, mit einer Achse X, die jeweils von einer Unterseite U der Lastrahmen 1, 1', an der die durchgehende Ausnehmung in den jeweiligen Lastrahmen 1, 1' eintritt, zu einer der Unterseite U gegenüberliegenden Oberseite O, an der sie wieder austritt, verläuft. Die Achse X ist dabei orthogonal zu Flächen der Ober- und Unterseiten definiert. Um den Prüfkörper belasten zu können, sind vorzugsweise äußerste Endbereiche des Prüfkörpers 2 in die durchgehenden Ausnehmungen der Lastrahmen 1, 1' eingeklebt, so dass der Prüfkörper an beiden Enden vorzugsweise bündig mit den Lastrahmen 1, 1', das heißt mit einer Oberseite O des oberen Lastrahmens 1 und einer Unterseite U des unteren Lastrahmens 1', abschließt. Dadurch kann ein maximal langer Prüfkörperabschnitt geprüft werden. Eine Länge des Prüfkörpers 2 kann dabei zum Beispiel zwischen 1 m und 12 m betragen. Die Kontur der durchgehenden Ausnehmungen ist im Falle beider Lastrahmen 1, 1' an den jeweiligen Endbereich des Prüfkörpers 2 angepasst. So wird es ermöglicht, eine innere Umwandung der durchgehenden Ausnehmungen jeweils vollflächig und umlaufend mit dem Prüfkörper 2 zu verkleben. Dies sorgt für eine stabile Verbindung zwischen Lastrahmen 1 und Prüfkörper 2. Über die Verklebung werden Kräfte in den Prüfkörper 2 eingeleitet, indem die Lastrahmen mit lasteinleitenden Strukturen eines Prüfstands verbunden und relativ zueinander bewegt werden. Der Prüfkörper kann beispielsweise hohl ausgebildet sein, so dass er einen inneren Hohlraum aufweist. In seinem Inneren können aber beispielsweise auch Füllmaterial oder Verstärkungen angeordnet sein. 1 shows a vertically arranged test specimen 2nd , at opposite ends in two substantially identical load frames 1 , 1' is glued in. With the test specimen 2nd it is a wind turbine sub-component, that is to say a section of a wind turbine rotor blade. This should be loaded in a test procedure, whereby a load introduction should simulate the loads occurring in the field if possible. The load frame 1 , 1' each have a continuous recess, with an axis X each from a bottom U the load frame 1 , 1' on which the continuous recess in the respective load frame 1 , 1' enters one of the bottom U opposite top O , at which it exits again. The axis X is defined orthogonally to the top and bottom surfaces. In order to be able to load the test specimen, the outermost end regions of the test specimen are preferably 2nd in the continuous recesses of the load frame 1 , 1' glued so that the test specimen is preferably flush with the load frame at both ends 1 , 1' , that is with a top O of the upper load frame 1 and a bottom U of the lower load frame 1' , completes. As a result, a test piece section of maximum length can be tested. A length of the test specimen 2nd can be, for example, between 1 m and 12 m. The contour of the continuous recesses is in the case of both load frames 1 , 1' to the respective end area of the test specimen 2nd customized. This enables an inner conversion of the continuous recesses over the entire surface and all around with the test specimen 2nd to glue. This ensures a stable connection between the load frame 1 and test specimens 2nd . Forces are applied to the test specimen via the bond 2nd initiated by connecting the load frames to load-introducing structures of a test bench and moving them relative to one another. The test specimen can be hollow, for example, so that it has an internal cavity. Filling material or reinforcements can also be arranged in its interior, for example.

Jeder der Lastrahmen 1, 1' umfasst eine Schichtstruktur aus miteinander verklebten übereinandergestapelten Platten 11. Eine Stapelrichtung S, in der die Platten 11 übereinandergestapelt sind, ist orthogonal zur vertikal verlaufenden Achse X der durchgehenden Ausnehmung gewählt. Das heißt sie verläuft bei der hier gezeigten Ausrichtung des Prüfkörpers 2 in horizontale Richtung. Selbstverständlich kann das gesamte System auch gedreht oder gekippt werden. Die Ausrichtung der Stapelrichtung S in Bezug auf die Achse X der durchgehenden Ausnehmung stellt eine Abkehr von früheren Lastrahmen dar. Dies kann sowohl für die Herstellung der Lastrahmen 1, 1' als auch für die Belastbarkeit und Kraftübertragung vorteilhaft sein. Bei dem Lastrahmen ist es typisch, dass mittig im Lastrahmen 1, 1' angeordnete Platten 11 von der durchgehenden Ausnehmung vollständig durchtrennt werden, während weiter außen liegende Platten 11 vollständig intakt sind. Es sei angemerkt, dass die Achse X nicht mit einer Achse des Prüfkörpers koinzidieren muss. Der Prüfkörper kann also beispielsweise, je nach gewünschter Lasteinleitung, auch so eingespannt sein, dass seine Achse einen Winkel zu der Oberseite bzw. Unterseite der Lastrahmen aufweist. Das kann durch eine entsprechend gefräste durchgehende Ausnehmung erreicht werden.Each of the load frames 1 , 1' comprises a layer structure of stacked plates glued together 11 . A stacking direction S in which the plates 11 stacked on top of each other is orthogonal to the vertical axis X of the continuous recess selected. This means that it runs with the alignment of the test specimen shown here 2nd in the horizontal direction. Of course, the entire system can also be rotated or tilted. The orientation of the stacking direction S in relation to the axis X The continuous recess represents a departure from previous load frames. This can be used both for the manufacture of the load frames 1 , 1' as well as for resilience and power transmission. With the load frame it is typical that in the middle of the load frame 1 , 1' arranged plates 11 be completely severed from the continuous recess, while panels lying further out 11 are completely intact. It should be noted that the axis X does not have to coincide with an axis of the test specimen. For example, depending on the desired load application, the test specimen can also be clamped in such a way that its axis is at an angle to the top or bottom of the load frame. This can be achieved by a correspondingly milled through recess.

2a zeigt ein Holzfurnier. Dieses weist Fasern auf, die einheitlich entlang einer in der Figur definierten z-Richtung orientiert sind. Die Faserorientierung wird durch den in der Figur gezeigten Doppelpfeil zusätzlich illustriert. Sie kann einen Einfluss auf die Steifigkeitseigenschaften des Furniers haben. Mehrere solche Furniere werden in Schichtholzplatten oder Sperrholzplatten miteinander verbunden (siehe 2b). 2a shows a wood veneer. This has fibers that are uniformly oriented along a z-direction defined in the figure. The fiber orientation is additionally illustrated by the double arrow shown in the figure. It can have an impact on the stiffness properties of the veneer. Several such veneers are bonded together in plywood or plywood (see 2 B) .

2b zeigt eine als Furniersperrholzplatte ausgebildete Platte 11 zur Verwendung in dem hier vorgeschlagenen Lastrahmen. 2 B shows a plate designed as a plywood panel 11 for use in the load frame proposed here.

Die Platte 11 hat eine Länge L, eine Breite B und eine Höhe H, wobei die Länge L und die Breite B deutlich größer sind als die Höhe H. Die Platte 11 hat demnach vier schmale Seiten mit Höhe H und zwei Flachseiten mit Abmessungen L mal B.The plate 11 has a length L , a width B and a height H , the length L and the width B are significantly larger than the height H . The plate 11 therefore has four narrow sides with height H and two flat sides with dimensions L times B.

Die Breite B beträgt beispielsweise zwischen 25 cm und 40 cm. Diese Breite B entspricht später der Dicke des Lastrahmens, wenn die Platten in entsprechender Ausrichtung miteinander verklebt werden.The width B is, for example, between 25 cm and 40 cm. That breadth B later corresponds to the thickness of the load frame when the panels are glued together in the appropriate orientation.

Die Länge L wird üblicherweise passend zu den Abmessungen des zu prüfenden Prüfkörpers gewählt und beträgt beispielsweise einige Meter, zum Beispiel bis zu 10 m. Die Höhe h beträgt üblicherweise mindestens 4 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, und beispielsweise höchstens 50 mm.The length L is usually selected to match the dimensions of the test specimen to be tested and is, for example, a few meters, for example up to 10 m. The height H is usually at least 4 mm, preferably at least 10 mm, and for example at most 50 mm.

In der 2b ist ein Abschnitt der Platte 11 vergrößert dargestellt. Diese Darstellung offenbart einen Schichtaufbau der Platte 11: Die Platte 11 ist aus mehreren übereinandergeschichteten Furnieren 100 (vgl. 2a) aufgebaut. Beispielsweise kann sie 20 Furnierschichten umfassen, die übereinandergelegt die Höhe h haben. Die Furniere haben, wie in der Figur durch Doppelpfeile angedeutet ist, abwechselnd Faserorientierungen in Richtung der Länge L (z-Richtung) und in Richtung der Breite B (x-Richtung). In der Platte 11 liegen also beide Faserorientierungen vor. Dies ist durch die gekreuzten Doppelpfeile gekennzeichnet und wirkt sich auf die Steifigkeitseigenschaften der Platte 11 aus. Es ist in alternativen Ausführungen auch möglich, dass alle Furniere der Platte 11 die gleiche Faserorientierung haben.In the 2 B is a section of the plate 11 shown enlarged. This representation reveals a layer structure of the plate 11 : The plate 11 is made of several layers of veneer 100 (see. 2a) built up. For example, it can comprise 20 layers of veneer, which have a height h of one another. The veneers, as indicated by double arrows in the figure, have alternating fiber orientations in the direction of the length L (z direction) and in the width direction B (x direction). In the plate 11 So there are both fiber orientations. This is indicated by the crossed double arrows and affects the stiffness properties of the plate 11 out. It is also possible in alternative designs that all veneers of the board 11 have the same fiber orientation.

Platten, die wie die in der 2b gezeigte Platte ausgestaltet sind werden für die Schichtstruktur des Lastrahmens 1 übereinandergestapelt, so dass sie flach aufeinanderliegen (vgl. 1 und 3-8). Die Stapelrichtung S des Lastrahmens 1 entspricht also der Richtung der Flächennormalen einer von der Länge L und der Breite B aufgespannten Fläche.Plates like those in the 2 B The plate shown are designed for the layer structure of the load frame 1 stacked one on top of the other so that they lie flat on top of each other (cf. 1 and 3-8 ). The stacking direction S of the load frame 1 corresponds to the direction of the surface normal one of length L and the width B spanned area.

Die Faserausrichtung der Furnierplatten der Sperrholzplatte bzw. der Schichtholzplatte kann beim Herstellen der Schichtstruktur berücksichtigt werden um die Eigenschaften des Lastrahmens zu beeinflussen (vgl. 8a und b).The fiber orientation of the veneer panels of the plywood panel or the plywood panel can be taken into account when producing the layer structure in order to influence the properties of the load frame (cf. 8a and b).

3a und 3b zeigen unterschiedliche Ansichten des unteren Lastrahmens 1' mit eingeklebtem Prüfkörper 2. Die getroffenen Aussagen gelten dabei jeweils analog auch für den in der 1 gezeigten oberen Lastrahmen 1. 3a and 3b show different views of the lower load frame 1' with glued-in test specimen 2nd . The statements made apply analogously to those in the 1 shown upper load frame 1 .

3a zeigt einen Schnitt durch den unteren Lastrahmen 1', in den der Prüfkörper eingespannt ist. Die Achse X der durchgehenden Ausnehmung erstreckt sich orthogonal zu einer Zeichenebene der 3a. Zwischen dem Prüfkörper 2 und der Schichtstruktur ist umlaufend Klebstoff 3 eingebracht, zum Herstellen einer ersten Verklebung, die den Prüfkörper 2 direkt mit der Schichtstruktur des Lastrahmens verbindet. Zum Einbringen des Klebstoffs 3 ist zwischen dem Prüfkörper 2 und dem Lastrahmen 1' ein umlaufender Spalt mit einer Breite von zwischen 0,2 mm und 5 mm vorgesehen. Über diese erste Verklebung wird Kraft auf den Prüfkörper 2 übertragen. 3a shows a section through the lower load frame 1' in which the test specimen is clamped. The axis X the continuous recess extends orthogonally to a plane of the drawing 3a . Between the test specimen 2nd and the layer structure is all-round adhesive 3rd introduced to produce a first bond that the test specimen 2nd connects directly to the layer structure of the load frame. To apply the adhesive 3rd is between the test specimen 2nd and the load frame 1' a circumferential gap with a width of between 0.2 mm and 5 mm is provided. Force is applied to the test specimen via this first bond 2nd transfer.

Die Anzahl ist an die Abmessungen des Prüfkörpers angepasst und so gewählt, dass der Lastrahmen 1' zwischen dem eingeklebten Prüfkörper 2 und einem Rand des Lastrahmens 1' in die Stapelrichtung S mindestens eine erste minimale Rahmenstärke a1 hat. Diese erste minimale Rahmenstärke a1 entspricht üblicherweise mindestens der Höhe H der Platten 11. Die Figur ist, wie auch die übrigen Figuren, nicht maßstabsgetreu. Insbesondere ist die Höhe H der Platten aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht maßstabsgetreu dargestellt.The number is adapted to the dimensions of the test specimen and chosen so that the load frame 1' between the glued test specimen 2nd and an edge of the load frame 1' in the stacking direction S at least a first minimum frame thickness a1 Has. This first minimal frame thickness a1 usually corresponds to at least the height H of the plates 11 . The figure, like the other figures, is not to scale. In particular, the height H the plates are not drawn to scale for reasons of clarity.

Die Länge L der Platten ist so gewählt, dass der Lastrahmen 1' zwischen dem eingeklebten Prüfkörper 2 und einem Rand des Lastrahmens 1' orthogonal zur Stapelrichtung S immer mindestens eine zweite minimale Rahmenstärke a2 hat. Diese zweite minimale Rahmenstärke a2 entspricht typischerweise mindestens der Höhe H der Platten 11.The length L the panels are chosen so that the load frame 1' between the glued test specimen 2nd and an edge of the load frame 1' orthogonal to the stacking direction S always at least a second minimum frame thickness a2 Has. This second minimum frame thickness a2 typically corresponds to at least the height H of the plates 11 .

Ferner sind in der 3a Schnitte durch Bohrungen 9 erkennbar, die sich parallel zur Achse X der durchgehenden Öffnung erstrecken. In diese Bohrungen können Laststangen eingebracht werden, durch die der Lastrahmen 1' mit den lasteinleitenden Strukturen des Prüfstands verbunden werden kann (siehe hierzu auch 3b und 5 a bis c). Die minimale Rahmenstärke a1 kann so gewählt sein, dass von den Bohrungen bis zum Rand und bis zum Prüfkörper ein Abstand von mindestens 2 Bohrungsdurchmessern gegeben ist.Furthermore, in the 3a Cuts through holes 9 recognizable, which is parallel to the axis X the through opening. Load rods can be inserted into these holes through which the load frame 1' with the load initiators Structures of the test bench can be connected (see also 3b and 5 a to c ). The minimum frame thickness a1 can be selected so that there is a distance of at least 2 hole diameters from the holes to the edge and to the test specimen.

In 3a ist weiterhin eine Schnittlinie A-A eingezeichnet. Eine entsprechende Ansicht findet sich in 3b.In 3a is still an intersection AA drawn. A corresponding view can be found in 3b .

3b zeigt den Schnitt A-A durch den Lastrahmen 1' gemäß 3a. Eine erste Ansicht (i) zeigt eine Gesamtansicht und eine zweite Ansicht (ii) einen vergrößerten Ausschnitt der ersten Ansicht (i), wie in der Figur durch eingezeichnete Kästen verdeutlicht wird. Es ist in der ersten Ansicht (i) erkennbar, dass die durchgehende Ausnehmung an Oberseite O und Unterseite U des Lastrahmens hervortritt und dass der Prüfkörper 2 darin eingeklebt ist. 3b shows the cut AA through the load frame 1' according to 3a . A first view (i) shows an overall view and a second view (ii) an enlarged section of the first view (i), as is illustrated in the figure by the boxes drawn in. It can be seen in the first view (i) that the continuous recess at the top O and bottom U of the load frame emerges and that the test specimen 2nd is glued into it.

Eine in die Richtung der Achse X der durchgehenden Ausnehmung gemessene Dicke der Schichtstruktur, die der Breite B der Platten entspricht, beträgt zwischen 25 cm und 40 cm.One in the direction of the axis X of the continuous recess measured thickness of the layer structure, that of the width B the plate corresponds to, is between 25 cm and 40 cm.

In der 3b ist gezeigt, dass die in der 2a dargestellten Bohrungen 9 an der Unterseite U der Schichtstruktur hervortreten und dass darin als Gewindestangen ausgebildete Laststangen 8 eingeklebt sind. An der Oberseite O treten die Bohrungen 9 nicht hervor. Sie ragen stattdessen über 50 % bis 75 % der Dicke in die Schichtstruktur des Lastrahmens 1' hinein. Die darin eingebrachten Gewindestangen ragen entsprechend über 50 % bis 75 % der Dicke in die Schichtstruktur hinein und ragen an der Unterseitseite des Lastrahmens 1' daraus hervor. Die Tiefe, über die die Laststangen in die Schichtstruktur ragen entspricht dabei einem 8 bis 12-fachen ihres Durchmessers. Hervorstehende Enden der Gewindestangen sind mit lasteinleitenden Strukturen 6 des Prüfstands verschraubt, wobei zwischen der Schichtstruktur und den lasteinleitenden Strukturen 6 jeweils noch Distanzringe 7 angeordnet sind.In the 3b is shown that the in the 2a shown holes 9 on the bottom U emerge from the layer structure and that load rods formed therein as threaded rods 8th are glued in place. At the top O kick the holes 9 not out. Instead, they protrude over 50% to 75% of the thickness into the layer structure of the load frame 1' inside. The threaded rods inserted therein protrude over 50% to 75% of the thickness into the layer structure and protrude on the underside of the load frame 1' out of it. The depth over which the load rods protrude into the layer structure corresponds to 8 to 12 times their diameter. Protruding ends of the threaded rods have load-introducing structures 6 of the test bench, being between the layer structure and the load-introducing structures 6 spacer rings each 7 are arranged.

Bei einem Prüfstandsystem ist neben der Anordnung aus 3b eine dazu gespiegelte Anordnung mit dem zweiten Lastrahmen 1 angedacht, die gleichartig aufgebaut ist und ihrerseits mit weiteren lasteinleitenden Strukturen verbunden ist, die relativ zu den hier gezeigten bewegbar sind.With a test bench system, the arrangement is off 3b a mirrored arrangement with the second load frame 1 contemplated, which is constructed in the same way and in turn is connected to other load-introducing structures that are movable relative to those shown here.

Der in der zweiten Ansicht (ii) gezeigte Ausschnitt stellt vergrößert einen in der ersten Ansicht (i) mit einem Kasten gekennzeichneten Bereich dar, in dem die Verklebung des Prüfkörpers 2 mit der Schichtstruktur und die Verklebung einer der Gewindestangen mit der Schichtstruktur zu sehen ist.The detail shown in the second view (ii) represents an enlarged area in the first view (i) marked with a box, in which the test specimen is bonded 2nd with the layer structure and the bonding of one of the threaded rods to the layer structure can be seen.

Für jede Verklebung ist typischerweise ein bis zu wenige Millimeter breiter Spalt vorgesehen, der den eingeklebten Prüfkörper oder die eingeklebte Gewindestange umläuft und in den jeweils Klebstoff 3, 4 eingebracht werden kann. Spaltbreiten betragen typischerweise zwischen 0,2 mm und 10 mm. Der eingeführte Endbereich des Prüfkörpers 2 wird dabei direkt mit den Platten 11 der Schichtstruktur verklebt.A gap of up to a few millimeters is typically provided for each bond, which runs around the glued-in test specimen or the glued-in threaded rod and into the respective adhesive 3rd , 4th can be introduced. Gap widths are typically between 0.2 mm and 10 mm. The introduced end of the test specimen 2nd is directly with the plates 11 glued to the layer structure.

Die zweite Ansicht (ii) zeigt die Ausrichtung der miteinander verklebten Platten der Schichtstruktur. Die Stapelrichtung S ist dort gekennzeichnet: Sie verläuft orthogonal zur Achse X der durchgehenden Ausnehmung.The second view (ii) shows the alignment of the plates of the layer structure which are glued together. The stacking direction S is marked there: It is orthogonal to the axis X the continuous recess.

4a zeigt den oberen Lastrahmen 1 aus 1, mit der eingeklebten Windenergieanlagensubkomponente als Prüfkörper. Die Stapelrichtung S verläuft dabei parallel zur Schlagrichtung des Rotorblatts, aus dem die Subkomponente entnommen ist. Die in Bezug auf den oberen Lastrahmen 1 hier und im Folgenden getroffenen Aussagen gelten wieder analog für den unteren Lastrahmen 1'. 4a shows the upper load frame 1 out 1 , with the glued-in wind turbine sub-component as a test specimen. The stacking direction S runs parallel to the direction of impact of the rotor blade from which the subcomponent is removed. The one related to the upper load frame 1 Statements made here and below apply analogously to the lower load frame 1' .

4b zeigt eine alternative mögliche Konfiguration, in der die Stapelrichtung parallel zur Schwenkrichtung des Rotorblatts gewählt ist. 4b shows an alternative possible configuration in which the stacking direction is chosen parallel to the pivoting direction of the rotor blade.

4c zeigt den Lastrahmen aus 4a, wobei weiterhin ein Lastkern 10 aus schichtartig verklebten weiteren Platten 11' bereitgestellt wird, der eine äußere Form aufweist, die der durchgehenden Ausnehmung derart folgt, dass der Lastkern 10 in der durchgehenden Ausnehmung positionierbar ist und zwischen dem Lastkern 10 und dem Lastrahmen der zumindest im Endbereich hohl ausgebildete Prüfkörper 2 eingeführt und mit Lastrahmen 1 und Lastkern 10 verklebt werden kann. Die schichtartig verklebten weiteren Platten 11' des Lastkerns so orientiert sind, dass eine Stapelrichtung der weiteren Platten 11' des Lastkerns 10 orthogonal zu der Achse X der durchgehenden Ausnehmung verläuft wenn der Lastkern 10 wie in der 4c gezeigt in der durchgehenden Ausnehmung bzw. in dem Hohlraum des Prüfkörpers 2 positioniert ist. 4c shows the load frame 4a , still a load core 10th from other layers glued in layers 11 ' is provided, which has an outer shape that follows the continuous recess such that the load core 10th can be positioned in the continuous recess and between the load core 10th and the load frame of the test specimen which is hollow at least in the end region 2nd introduced and with load frame 1 and load core 10th can be glued. The other panels glued in layers 11 ' of the load core are oriented so that a stacking direction of the other plates 11 ' of the load core 10th orthogonal to the axis X the continuous recess runs when the load core 10th like in the 4c shown in the continuous recess or in the cavity of the test specimen 2nd is positioned.

Konkret sind die weiteren Platten 11' parallel zu den Platten 11 der Schichtstruktur orientiert. Eine Dicke des Lastkerns 10 kann dabei identisch zur Dicke D des Lastrahmens 1 gewählt werden, sie kann aber auch davon abweichen.The other panels are specific 11 ' parallel to the plates 11 the layer structure. A thickness of the load core 10th can be identical to the thickness D of the load frame 1 can be selected, but it can also differ.

4d zeigt ebenfalls einen Aufbau mit Lastrahmen 1, Lastkern 10 und damit verklebtem Prüfkörper, wobei die weiteren Platten 11' des Lastkerns 10 hier orthogonal zu den Platten 11 der Schichtstruktur orientiert sind. Es kommen alternativ ebenso Orientierungen des Lastkerns 10 in Frage, bei denen zwischen Stapelrichtung des Lastkerns 10 und Stapelrichtung der Schichtstruktur ein anderer Winkel als 0 Grad oder 90 Grad vorliegt. 4d also shows a structure with load frame 1 , Load core 10th and thus glued test specimen, with the other plates 11 ' of the load core 10th here orthogonal to the plates 11 the layer structure are oriented. Alternatively, orientations of the load core also come 10th in question, between the stacking direction of the load core 10th and The stacking direction of the layer structure is at an angle other than 0 degrees or 90 degrees.

Es ist gleichermaßen möglich, den Lastrahmen aus 4b mit Lastkernen zu kombinieren, wobei die Lastkerne dann auch wieder die gleiche oder eine andere Stapelrichtung haben können wie der Lastrahmen.It is equally possible to take the load frame out 4b to combine with load cores, whereby the load cores can again have the same or a different stacking direction as the load frame.

5a zeigt den Lastrahmen mit eingeklebtem Prüfkörper 2. In die Schichtstruktur des Lastrahmens 1 sind in zwei parallelen Reihen die oben bereits erwähnten Bohrungen eingebracht. 5a shows the load frame with the test specimen glued in 2nd . In the layer structure of the load frame 1 the holes mentioned above are made in two parallel rows.

In 5b ist beispielhaft dargestellt, wie unter Verwendung der Bohrungen 9 eine erste lasteinleitende Struktur 6 mit dem Lastrahmen 1 verbunden wird. Wie bereits anhand von 2b erläutert, wird dafür in jede der Bohrungen 9 eine Gewindestange 8 eingeklebt, so dass sie jeweils aus dem Lastrahmen herausragt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind hier nur vier Gewindestangen 8 dargestellt. Die Gewindestangen 8 werden durch die lasteinleitende Struktur durchgeführt und auf der dem Lastrahmen abgewandten Seite eine Verschraubung 5 bereitgestellt. Alle Bohrungen befinden sich in der Nähe eines Rands der Schichtstruktur. Diese Anordnung der Bohrungen 9 ist bei Lastrahmen ohne Lastkern typisch.In 5b is shown as an example, using the holes 9 a first load-introducing structure 6 with the load frame 1 is connected. As already based on 2 B is explained in each of the holes 9 a threaded rod 8th glued in so that it protrudes from the load frame. For reasons of clarity, there are only four threaded rods here 8th shown. The threaded rods 8th are carried out by the load-introducing structure and a screw connection on the side facing away from the load frame 5 provided. All holes are near one edge of the layer structure. This arrangement of the holes 9 is typical for load frames without a load core.

5c und 5d zeigen Analog zu 5a und 5b ein Verbinden eines Lastrahmens, der einen Lastkern 10 aufweist. Im Gegensatz zur zuvor gezeigten Ausführung können neben den Bohrungen 9 in der Schichtstruktur auch Bohrungen 8 im Lastkern 10 eingebracht und dort Gewindestangen 8 eingeklebt werden. Alle Gewindestangen werden dann wie zuvor beschrieben verschraubt. 5c and 5d show analog to 5a and 5b connecting a load frame to a load core 10th having. In contrast to the version shown above, you can use the holes 9 also holes in the layer structure 8th in the load core 10th introduced and there threaded rods 8th be glued in. All threaded rods are then screwed on as previously described.

6a bis 6c zeigen einen möglichen Herstellungs- bzw. Bereitstellungsprozess für den Lastrahmen 1. 6a to 6c show a possible manufacturing or provisioning process for the load frame 1 .

Dabei werden wie in 6a gezeigt zunächst zwei Schichtsubstrukturen 12, 12' aus verklebten Platten 11 bereitgestellt. In diese Schichtsubstrukturen 12, 12' werden jeweils durch den Endbereich des Prüfkörpers 2 vorgegebene Konturen gefräst. Die Schichtsubstrukturen 12, 12' mit den ausgefrästen Konturen sind in 6b dargestellt. Die Schichtsubstrukturen 12, 12' werden wie in 6b durch Pfeile angedeutet aneinandergefügt. Die in die Schichtsubstrukturen 12, 12' gefrästen Konturen ergänzen sich dann zu der durchgehenden Ausnehmung. Die gefrästen Konturen sind bezüglich der Stapelrichtung jeder Schichtsubstruktur 12, 12' so angeordnet, dass die Stapelrichtungen beider Schichtsubstrukturen 12, 12' parallel verlaufen, wenn sie zusammengefügt werden, so dass die durchgehende Ausnehmung gebildet wird. Durch die gewählte Ausrichtung der Platten stehen zum Zusammenfügen homogene Klebeflächen K und K' zur Verfügung, die durch eine entsprechend gewählte Länge L der Platten ausreichend groß dimensioniert werden können. Das ermöglicht ein besonders einfaches und stabiles zusammenfügen der Schichtsubstrukturen.As in 6a first shown two layer substructures 12th , 12 ' from glued panels 11 provided. Into these layer substructures 12th , 12 ' each through the end area of the test specimen 2nd predetermined contours milled. The layer substructures 12th , 12 ' with the milled contours are in 6b shown. The layer substructures 12th , 12 ' be like in 6b joined together by arrows. The in the layer substructures 12th , 12 ' milled contours then complement each other to form a continuous recess. The milled contours are in relation to the stacking direction of each layer substructure 12th , 12 ' arranged so that the stacking directions of both layer substructures 12th , 12 ' run parallel when they are joined together so that the continuous recess is formed. Due to the selected orientation of the panels, homogeneous adhesive surfaces are available for joining K and K ' available by an appropriately chosen length L the plates can be dimensioned sufficiently large. This enables a particularly simple and stable joining of the layer substructures.

In 6c ist der aus den zusammengeklebten Schichtsubstrukturen 12, 12', gebildete Lastrahmen 1 dargestellt. Zwischen den verklebten Schichtsubstrukturen 12, 12' wird durch die darin gefrästen Konturen die durchgehende Ausnehmung gebildet, in die der Prüfkörper 2 eingeklebt ist. In 6c ist weiterhin erkennbar, dass die zusammengefügten Schichtsubstrukturen 12, 12' die gleiche Stapelrichtung S aufweisen. Dadurch lassen sie sich besonders gut verkleben und der entstanden Lastrahmen weist eine homogene Stapelstruktur auf. Eine derartige homogene Stapelstruktur kann auch durch ein von der Anmeldung ebenfalls umfasstes Bereitstellungsverfahren erreicht werden, bei dem die durchgehende Öffnung direkt mittig in eine Schichtstruktur eingebracht wird, die also typischerweise bereits die äußeren Abmessungen des Lastrahmens aufweist. Die gezeigte zweiteilige Fertigung erlaubt jedoch ein einfacheres Einbringen der Konturen, da zu bearbeitende Bereiche leichter zugängig sind.In 6c is that from the layer substructures glued together 12th , 12 ' , formed load frame 1 shown. Between the bonded layer substructures 12th , 12 ' the contours milled into it form the continuous recess into which the test specimen 2nd is glued in. In 6c it can also be seen that the joined layer substructures 12th , 12 ' the same stacking direction S exhibit. This makes them particularly easy to glue and the resulting load frame has a homogeneous stack structure. Such a homogeneous stack structure can also be achieved by a provisioning method which is also included in the application, in which the through opening is made directly in the middle of a layer structure, which therefore typically already has the outer dimensions of the load frame. However, the two-part production shown allows the contours to be introduced more easily, since areas to be machined are more easily accessible.

7a bis 7c zeigen einen alternativen möglichen Herstellungs- bzw. Bereitstellungsprozess für den Lastrahmen 1. 7a to 7c show an alternative possible manufacturing or provisioning process for the load frame 1 .

Dabei werden ähnlich wie im Fall der 6a-c zunächst zwei Schichtsubstrukturen 12, 12' aus verklebten Platten 11 bereitgestellt. In diese Schichtsubstrukturen 12, 12' werden jeweils durch den Endbereich des Prüfkörpers 2 vorgegebene Konturen gefräst. Die Schichtsubstrukturen 12, 12' mit den ausgefrästen Konturen sind in 7b dargestellt. Die Schichtsubstrukturen 12, 12' werden auch hier wieder wie durch die Pfeile gekennzeichnet aneinandergefügt, so dass sich die in die Schichtsubstrukturen 12, 12' gefrästen Konturen zu der durchgehenden Ausnehmung ergänzen. Die gefrästen Konturen sind bezüglich der Stapelrichtung jeder Schichtsubstruktur 12, 12' wieder so angeordnet, dass die Stapelrichtungen beider Schichtsubstrukturen 12, 12' parallel verlaufen, wenn sie zusammengefügt werden, so dass die durchgehende Ausnehmung gebildet wird. Allerdings ist die Orientierung der Platten in Bezug auf die Ausnehmung im Vergleich zur 6 um 90° gedreht, so dass schmale Seiten der Platten 11 zur durchgehenden Ausnehmung hin freiliegen. Bedingt durch diese Ausrichtung müssen nun auch Abschnitte der schmalen Seiten der am weitesten außen liegenden Platten 11A und 11A' sowie 11B und 11B' zusammengefügt werden. Entsprechend ergeben sich verglichen mit dem Beispiel aus 6 reduzierte Klebeflächen K und K'. Um den Lastrahmen stabiler zu machen werden deshalb nach dem Zusammenfügen der Schichtsubstrukturen noch zusätzliche Platten 11C und 11D außen an den Lastrahmen geklebt, die die Platten 11A und 11A' bzw. 11B und 11B' verbinden (7c).Similar to the case of 6a-c initially two layer substructures 12th , 12 ' from glued panels 11 provided. Into these layer substructures 12th , 12 ' each through the end area of the test specimen 2nd predetermined contours milled. The layer substructures 12th , 12 ' with the milled contours are in 7b shown. The layer substructures 12th , 12 ' are again joined together as indicated by the arrows, so that they are in the layer substructures 12th , 12 ' Add milled contours to the continuous recess. The milled contours are in relation to the stacking direction of each layer substructure 12th , 12 ' again arranged so that the stacking directions of both layer substructures 12th , 12 ' run parallel when they are joined together so that the continuous recess is formed. However, the orientation of the plates in relation to the recess is in comparison to 6 rotated 90 ° so that narrow sides of the panels 11 exposed to the continuous recess. Due to this orientation, sections of the narrow sides of the outermost panels must now also be 11A and 11A ' such as 11B and 11B ' be put together. Accordingly, compared to the example, 6 reduced adhesive surfaces K and K ' . In order to make the load frame more stable, additional plates are therefore added after the layer substructures have been joined together 11C and 11D glued to the outside of the load frame holding the panels 11A and 11A ' respectively. 11B and 11B ' connect ( 7c ).

8a und 8b zeigen zwei mögliche Ausführungen des vorgestellten Lastrahmens, bei denen an den Seiten der Schichtstruktur, an denen die schmalen Seiten der Platten 11 liegen zusätzliche Verstärkungsplatten vorgesehen sind, die sich orthogonal zu den Platten 11 der Schichtstruktur erstrecken. 8a and 8b show two possible designs of the load frame presented, in which on the sides of the layer structure, on which the narrow sides of the plates 11 additional reinforcement plates are provided which are orthogonal to the plates 11 extend the layer structure.

Dabei sind an der Oberseite O und an der Unterseite U, an denen schmale Seiten der Platten 11 liegen, Deckplatten 14 als Verstärkungsplatten vorgesehen. Die Deckplatten 14 überdecken die Oberseite O bzw. die Unterseite U vollständig und weisen jeweils eine Öffnung auf, durch die sich die durchgehende Ausnehmung fortsetzt. Durch die Öffnungen kann der Prüfkörper eingeführt werden und es kann verhindert werden, dass der Prüfkörper mit den Deckplatten verklebt wird.Thereby are on the top O and at the bottom U on the narrow sides of the plates 11 lying, cover plates 14 provided as reinforcing plates. The cover plates 14 cover the top O or the bottom U complete and each have an opening through which the continuous recess continues. The test specimen can be inserted through the openings and the test specimen can be prevented from being glued to the cover plates.

Die Deckplatten 14 können aus Metall gefertigt sein oder aus Sperrholz, beispielsweise mit den in den Figuren durch die Doppelpfeile angedeuteten Faserorientierungen. Bei Deckplatten 14 aus Metall kann in manchen Ausführungen auf Distanzringe verzichtet werden. Die Deckplatten können beispielsweise zwischen 10 und 50 mm dick sein.The cover plates 14 can be made of metal or plywood, for example with the fiber orientations indicated by the double arrows in the figures. With cover plates 14 Made of metal, spacer rings can be dispensed with in some versions. The cover plates can be between 10 and 50 mm thick, for example.

Außerdem weisen die Lastrahmen aus den 8a und 8b seitliche Schubplatten 13 als Verstärkungsplatten auf, die mit den verbleibenden beiden schmalen Seiten der Platten 11 verbunden sind. Sie überdecken jeweils die Seite, an der sie angeordnet sind, vollständig. Die Schubplatten 13 sind Sperrholzplatten, die jeweils Fasern enthalten die in zwei orthogonal zueinander verlaufende Richtungen orientiert sind. Die Schubplatten können beispielsweise zwischen 10 und 50 mm dick sein.In addition, the load frame from the 8a and 8b side push plates 13 as reinforcing panels on that with the remaining two narrow sides of the panels 11 are connected. They completely cover the side on which they are arranged. The push plates 13 are plywood panels, each containing fibers that are oriented in two orthogonal directions. The push plates can be between 10 and 50 mm thick, for example.

Im Beispiel aus 8a erstrecken sich die Fasern der Schubplatten 13 horizontal und vertikal. Im Beispiel aus 8b sind die Fasern im Vergleich dazu um 45 ° gedreht. Die letztere Anordnung kann sich besonders vorteilhaft auf die Torsionssteifigkeit des Lastrahmens auswirken. Kombinationen der Anordnungen oder andere Winkel sind ebenfalls möglich.In the example 8a the fibers of the push plates extend 13 horizontally and vertically. In the example 8b the fibers are rotated 45 ° in comparison. The latter arrangement can have a particularly advantageous effect on the torsional rigidity of the load frame. Combinations of the arrangements or other angles are also possible.

Die Platten 11 sind in 8a und in 8b jeweils Sperrholzplatten mit horizontal und vertikal orientierten Fasern. Es ist auch möglich, Schichtholzplatten für die Platten 11 zu verwenden, die jeweils nur eine Faserrichtung haben. Dann können die Schichtholzplatten alternierend mit horizontaler und vertikaler Faserorientierung gestapelt werden.The plates 11 are in 8a and in 8b plywood panels with horizontally and vertically oriented fibers. It is also possible to use plywood panels for the panels 11 to be used, which have only one grain direction. Then the plywood panels can be stacked alternately with horizontal and vertical fiber orientation.

BezugszeichenlisteReference list

1, 1'1, 1 ': LastrahmenLoad frame
22nd: PrüfkörperTest specimen
33rd: Klebstoff der ersten KlebeverbindungAdhesive of the first adhesive connection
44th: Klebstoff der zweiten KlebeverbindungAdhesive of the second adhesive connection
55: VerschraubungScrew connection
66: Lasteinleitende StrukturLoad initiating structure
77: DistanzringSpacer ring
88th: GewindestangeThreaded rod
99: Bohrungdrilling
1010th: LastkernLoad core
1111: Platte der SchichtstrukturPlate of the layer structure
11'11 ': Weitere Platte des LastkernsAnother plate of the load core
12, 12'12, 12 ': SchichtsubstrukturLayer substructure
1313: SchubplatteThrust plate
1414: DeckplatteCover plate
100100: Furnierveneer
XX: Achse der durchgehenden AusnehmungAxis of the continuous recess
SS: StapelrichtungStacking direction
UU: Unterseite der SchichtstrukturBottom of the layer structure
OO: Oberseite der SchichtstrukturTop of the layer structure
DD: Dicke der SchichtstrukturLayer structure thickness
LL: Länge der PlatteLength of the plate
BB: Breite der PlatteWidth of the plate
HH: Höhe der PlatteHeight of the plate
a1a1: Erste minimale Rahmenstärke in StapelrichtungFirst minimum frame thickness in the stacking direction
a2a2: Zweite minimale Rahmenstärke orthogonal zur StapelrichtungSecond minimum frame thickness orthogonal to the stacking direction

Claims

Load frame (1) for clamping a test specimen (2) in a test stand, comprising a layer structure formed from plates (11) with a continuous recess for receiving the test specimen (2), with an axis (X) of the continuous recess orthogonal to a stacking direction ( S) the layer structure runs.

Load frame (1) according to Claim 1 , The plates (11) of the layer structure being designed as plywood or plywood.

Load frame (1) according to any one of the preceding claims, wherein the plates (11) of the layer structure are glued together.

Load frame (1) according to one of the preceding claims, wherein a thickness (D) of the layer structure orthogonal to the stacking direction (S) of the layer structure, in which the axis (X) of the continuous recess extends, at least 10 cm and / or at most 100 cm , preferably at least 25 cm and / or at most 40 cm.

Load frame (1) according to one of the preceding claims, further comprising a load core (10) made of further plates (11 ') glued in layers, which has an outer shape which follows the continuous recess in such a way that the load core (10) is in the continuous recess can be positioned and is at a distance from a conversion of the continuous recess, the layer-like glued further plates (11 ') of the load core being oriented such that a stacking direction of the further plates (11') of the load core (10) orthogonal to the axis ( X) of the continuous recess runs when the load core (10) is positioned in the continuous recess.

Load frame (1) according to one of the preceding claims, wherein on the layer structure on two opposite sides, on which narrow sides of the stacked plates (11) lie, a push plate (13) is glued, which is orthogonal to the plates (11) Layer structure extends and connects them together.

Load frame (1) according to one of the preceding claims, wherein the continuous recess extends from an underside (U) of the layer structure to an upper side (O) of the layer structure opposite the underside (U) and on the upper side (O) and / or a cover plate (14), preferably made of metal, is arranged on the underside (U) of the layer structure and is oriented orthogonally to the plates of the layer structure and the plates of the layer structure on the top side (O) or on the underside (U) on the it is arranged, at least partially covered, the continuous recess continuing through the cover plate (14).

Load frame (1) according to one of the preceding claims, wherein load bars (8), preferably designed as threaded rods, are glued into the layer structure, so that they protrude from the layer structure on one side on which the continuous recess emerges from the layer structure.

Load frame (1) according to Claim 8 , wherein the load rods (8) protrude into the layer structure of the load frame (1) over a depth which corresponds to 4 to 16 times the diameter of the load rods (8).

Load frame (1) according to Claim 8 or 9 , as far as related to Claim 5 , wherein additional load bars (8) are glued into the load core (10) and the additional load bars (8) glued into the load core (10) are arranged such that they emerge from the load core (8) parallel to the load bars (8) glued into the layer structure 10) protrude when the load core (10) is positioned in the continuous recess of the layer structure.

Test bench system, two load frames (1, 1 ') according to one of the Claims 8 to 10th comprising the load rods (8) of each load frame (1, 1 ') are each connected to load introducing structures (6) of the test bench system and the load initiating structures (6) connected to a first (1) of the two load frames relative to the load-introducing structures (6), which are connected to a second (1 ') of the two load frames, are movable.

Test bench system according to Claim 11 , Spacer rings (7) being arranged between the layer structure of each load frame (1, 1 ') and the load-introducing structure (6) connected to it.

Test bench system according to Claim 11 or 12th , wherein a distance between the two load frames (1, 1 ') is between 1 m and 12 m, for testing test specimens (2) with lengths of essentially between 1 m and 12 m.

Method for clamping a test specimen (2) in a test bench using a load frame (1) with a layer structure, comprising at least the following steps: - Milling out a contour from plates (11) glued together in layers, the contour being predetermined by an end region of the test specimen (2), Provision of the layer structure, which comprises the glued plates (11) and in which the milled contour forms a continuous recess, an axis (X) of the continuous recess extending orthogonally to a stacking direction (S) of the layer structure, - Glue the end area of the test specimen (2) into the continuous recess.

Procedure according to Claim 14 , further comprising a step for gluing load bars (8) into the layer structure so that they protrude from the layer structure on one side of the layer structure, on which the continuous recess emerges from it, and a step in which the load bars (8) be connected to load-introducing structures of a test bench system.

Procedure according to Claim 14 or 15 First, at least two layer substructures (12, 12 ') made of glued plates (11) are provided, into each of which contours predefined by the end region of the test specimen (2) are milled, and then the at least two layer substructures are glued together to produce the load frame , so that the continuous recess is formed between the glued layer substructures (12, 12 ') through the contours milled therein, into which the end region of the test specimen (2) can be inserted, the layer substructures being glued in such a way that the stacking directions of all layer substructures are parallel to one another are.

Method according to one of the Claims 14 to 16 , The end region of the test specimen (2) being glued directly to the plates (11) of the layer structure.

Method according to one of the Claims 14 to 17th , wherein the contour is adapted to the end region of the test body (2) in such a way that between a conversion of the continuous recess and the test body (2) inserted therein a gap surrounding the test body (2) with a width of between 0.2 mm and 10 mm for the introduction of adhesive (3).

Method according to one of the Claims 14 to 18th , A cover plate (14) is arranged on the top (O) and / or on the underside (U) of the layer structure, each of which extends orthogonally to the plates (11) of the layer structure and through which the continuous recess continues , and / or wherein on two opposite sides of the layer structure, on which narrow sides of the stacked plates lie, a thrust plate (13) is glued, which extends orthogonally to the plates (11) of the layer structure and the plates (11) Layer structure connects together.

Method according to one of the Claims 14 to 19th , further comprising a step for gluing a load core (10) made of further plates (11 ') glued in layers into an inner cavity of the test body (2) in the vicinity of the end region, the layers (11') of the load core glued in this way being oriented that a stacking direction of the further plates (11 ') of the load core (10) is orthogonal to the axis (X) of the continuous recess.

Method according to one of the Claims 14 to 20th , The end area of the test specimen (2) is glued into the recess of the load frame (1) and a second, identically designed load frame (1 ') is also used, into which a second end area of the test specimen (2) facing away from the end area is glued.