DE1098741B

DE1098741B - Crack extensometer

Info

Publication number: DE1098741B
Application number: DEB50478A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Feucht; Dr-Ing Christof Rohrbach
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1958-09-25
Filing date: 1958-09-25
Publication date: 1961-02-02

Description

Rißdehnungsmess er Um Richtung und Größe von Dehnungen in beanspruchten Bauteilen zu ermitteln, ist es bekannt, die Bauteile mit einem spröden Lacküberzug zu versehen, der bei Beanspruchung quer zur Hauptdehnungsrichtung aufreißt. Diese als Dehnungslinienverfahren bekannte Meßmethode hat verschiedene Nachteile: Man benötigt kostspielige Spritzeinrichtungen; man ist gezwungen, bis zur Messung längere Zeit zu warten, um den Lack genügend trocknen zu lassen; es ist schwierig, eine genügend gleichmäßige Lackschicht aufzubringen, und vor allem hängt die Rißempfindlichkeit stark von der jeweiligen Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und allgemein von der Vorgeschichte des Lackes ab.Crack strain gauges order the direction and magnitude of strains in stressed To determine components, it is known to provide the components with a brittle paint coating to be provided, which tears open at right angles to the main direction of elongation when stressed. These The measuring method known as the strain line method has various disadvantages: Man requires expensive spray equipment; one is forced to take longer measurements Time to wait for the paint to dry sufficiently; it's difficult to find one Apply a sufficiently even layer of varnish, and above all the sensitivity to cracking depends strongly on the respective humidity, the temperature and generally on the Prehistory of the paint.

Alle diese Nachteile lassen sich durch einen neuartigen Rißdehnungsmesser vermeiden, der erfindungsgemäß aus einem Träger mit einer aufgebrachten spröden Schicht besteht und auf das zu untersuchende Bauteil geklebt wird. All of these disadvantages can be remedied by a novel crack extensometer avoid the invention of a carrier with an applied brittle Layer exists and is glued to the component to be examined.

An Hand der Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt: Der aus einem Träger 1 und einer spröden Schicht 2 bestehende Rißdehnungsmesser wird mittels eines Klebstoffes 3 auf ein Bauteil 4 aufgeklebt. Wird das Bauteil 4 gedehnt, wird die spröde Schicht 2 über den Klebstoff3 und den Träger 4 mitgedehnt. Bei Überschreiten einer bestimmten Dehnung bilden sich Risse 5 (Abb. 2), die quer zur Richtung der größten Hauptzugdehnung verlaufen. Man erhält so die Größe der Hauptdehnung und ihre Richtung. Exemplary embodiments of the invention are shown schematically on the basis of the figures shown: The crack extensometer consisting of a carrier 1 and a brittle layer 2 is glued to a component 4 by means of an adhesive 3. Will the component 4, the brittle layer 2 is also stretched over the adhesive 3 and the carrier 4. If a certain elongation is exceeded, cracks 5 (Fig. 2) are formed, which are transverse run in the direction of greatest major tensile elongation. So you get the size of the Main stretch and its direction.

Die Anwendung von Rißdehnungsmessern hat gegenüber dem Dehnungslinienverfahren zunächst den Vorteil, mit geringen Kosten und in kurzer Zeit gute Ergebnisse zu bringen, denn ein Rißdehnungsmesser ist sehr billig und kann bei Verwendung von geeigneten Klebstoffen in wenigen Minuten betriebsbereit sein. The use of crack extensometers has compared to the strain line method initially the advantage of having good results at low cost and in a short period of time bring, because a crack extensometer is very cheap and can when using suitable adhesives in a few minutes.

Durch Auswahl geeigneter spröder Schichten, deren von der eigentlichen Messung unabhängige Herstellung unter definierten Bedingungen erfolgen kann, erreicht man eine weitgehende Unabhängigkeit der Rißempfindlichkeit von der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und der Vorgeschichte der spröden Schicht.By selecting suitable brittle layers, whose from the actual Measurement independent production can take place under defined conditions the sensitivity to cracks is largely independent of the air humidity, the temperature and the history of the brittle layer.

Der gemäß Abb. 1 und 2 in Form einer Kreisscheibe ausgebildete Rißdehnungsmesser hat den Nachteil, daß sein Rißlinienbild nichts über die Größe der zweiten Hauptdehnung bzw. über die Größe der Dehnung in einer beliebigen Richtung aussagt. Diese Aussage ist mittels eines gemäß Abb. 3 und 4 gestalteten Rißdehnungsmessers zu erhalten. Der Träger 20, der die spröde Schicht 21 trägt und mittels des Klebstoffes 22 auf das Bauteil 23 geklebt wird, ist streifenförmig und stark ausgebildet. Dadurch wird eine Dehnung quer zu seiner Längsachse in der spröden Schicht 21 nicht wirksam; alle Risse 24 werden nur von der Dehnung in Längsrichtung des Rißdehnungsmessers ausgelöst. According to Fig. 1 and 2 in the form of a circular disk crack extensometer has the disadvantage that its tear line pattern has nothing to do with the size of the second main stretch or about the size of the expansion in any direction. This statement can be obtained by means of a crack extensometer designed according to Fig. 3 and 4. The carrier 20, which carries the brittle layer 21, is applied by means of the adhesive 22 the component 23 is glued, is strip-shaped and strong. This will a stretch transverse to its longitudinal axis in the brittle layer 21 is not effective; all cracks 24 are only from the stretching in the longitudinal direction of the crack extensometer triggered.

Gestaltet man einen Rißdehnungsmesser mit einem schmalen starken Träger in Form eines Kreisringes, regelmäßigen Vielecks oder Sternes, wie in den Abb. 5 bis 7 dargestellt, so läßt sich die Dehnung gleichzeitig in vielen Richtungen messen.Make a crack extensometer with a narrow, strong carrier in the form of a circular ring, regular polygon or star, as in Fig. 5 to 7, the elongation can be measured in many directions at the same time.

Die beim Dehnungslinienverfahren bekannten Maßnahmen zur Steigerung der Rißempfindlichkeit, nämlich Vorspannen der Schicht bzw. Verwendung von Schichtmaterial mit einem vom Prüfling unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, sind auch bei dem erfindungsgemäßen Rißdehnungsmesser anwendbar. The measures known from the strain line method to increase susceptibility to cracking, namely pretensioning of the layer or the use of layer material with a coefficient of thermal expansion that differs from the test item, are also applicable to the crack extensometer according to the invention.

Hält man einen Rißdehnungsmesser beim Aufbringen der spröden Schicht unter elastischer Stauchung und läßt ihn nach Aufbringen der spröden Schicht wieder zurückfedern, erzielt man eine Zugvorspannung in der spröden Schicht, die die scheinbare Rißempfindlichkeit steigert. Bringt man nur eine einachsige Stauchung auf, wird die Rißempfindlichkeit besonders in dieser Achsrichtung erhöht. If you hold a crack extensometer while applying the brittle layer under elastic compression and leaves it again after the brittle layer has been applied spring back, a tensile prestress is achieved in the brittle layer, which is the apparent Increases crack sensitivity. If you only apply a uniaxial compression, the sensitivity to cracks is increased, especially in this axial direction.

Eine andere Möglichkeit, die Riß empfindlichkeit zu erhöhen, besteht darin, eine spröde Schicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten aS bei einer Temperatur Tj auf den Träger mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten aT aufzubringen und anschließend den Rißdehnungsmesser auf die zur Messung nötige Temperatur T2 zu bringen. Ist T2 ) T1 und aS< aT, steht die spröde Schicht bei der Temperatur T2 unter einer zweiachsigen Zugvorspannung, die die gewünschte Erhöhung der Riß empfindlichkeit liefert. Another possibility to increase the crack sensitivity is there therein, a brittle layer with a coefficient of thermal expansion aS at a Apply temperature Tj to the carrier with the coefficient of thermal expansion aT and then the crack extensometer to the temperature T2 required for the measurement bring to. If T2) T1 and aS <aT, stands the brittle layer at the temperature T2 under a biaxial tension that is the desired Increases the crack sensitivity provides.

Beide eben geschilderten Möglichkeiten, die Rißempfindlichkeit zu erhöhen, können zu einem Verwerfen des Rißdehnungsmessers führen. Dies kann man dadurch vermeiden, daß auf beide Seiten des Trägers eine gleichartige spröde Schicht aufgebracht ist. Die später unter dem Träger liegende Schicht wird dann zur Messung nicht herangezogen. Both of the possibilities just described increase the sensitivity to cracks increase, can lead to a rejection of the crack extensometer. One can do this thereby avoid having a similar brittle layer on both sides of the carrier is upset. The layer that will later lie under the carrier is then used for measurement not used.

Weiter läßt sich die Riß empfindlichkeit erhöhen wenn man, wie beim Dehnungslinienverfahren bekannt, die Oberseite des Trägers und/oder die Oberseite der spröden Schicht aufrauht; an nicht ebenen Stellen erhält man bei Belastung nämlich Spannungsspitzen, die das Auslösen eines Risses beschleunigen. Next, the crack sensitivity can be increased if, as with Known elongation line method, the top of the beam and / or the top roughen the brittle layer; namely, in uneven places you get under load Stress peaks that accelerate the initiation of a crack.

Besonders gut arbeitende Riß dehnungsmesser erhält man, wenn man für den Träger Aluminium oder Aluminiumlegierungen verwendet, auf den man die spröde Schicht durch Eloxieren aufbringt. Schwierig ist bei diesen Rißdehnungsmessern das Einfärben der Risse, wie es beim Dehnungslinienverfahren üblich ist, weil die Eloxalschicht voller Poren ist; das Färbemittel dringt deshalb nicht nur in die Risse, sondern in die ganze Eloxalschicht ein. Man erhält trotzdem eine gute Einfärbung der Risse, wenn man, wie in Alt. 8 dargestellt, die auf dem Träger 40 befindliche Eloxalschicht 41 mit einem gegenüber der Eloxalschicht 41 dünnen, durchsichtigen, spröden Überzug 42 bedeckt der für das Färbemittel undurchlässig ist. Reißt nun die Eloxalschicht 41, reißt der Überzug 42 ebenfalls, und das Färbemittel kann den Riß und eventuell dessen nähere Umgebung färben. You can get crack extensometers that work particularly well if you aluminum or aluminum alloys are used for the carrier, on which the brittle ones are used Applying layer by anodizing. That is difficult with these crack extensometers Coloring of the cracks, as is usual with the stretch line method, because the anodized layer is full of pores; the dye therefore not only penetrates the cracks, but also into the whole anodized layer. You still get a good coloring of the cracks, if, as shown in Alt. 8, the anodized layer located on the carrier 40 41 with a thin, transparent, brittle coating compared to the anodized layer 41 42 covers which is impermeable to the dye. Now tear the anodized layer 41, the coating 42 also tears, and the colorant can tear and eventually color its immediate surroundings.

Zur Erleichterung der Messung der Hauptdehnungsrichtung wird zweckmäßigerweise der Rißdehnungsmesser am Umfang mit einer Gradteilung versehen, wie aus Abb. 9 ersichtlich ist. To facilitate the measurement of the main direction of elongation, it is expedient to use the crack extensometer is graduated on the circumference, as shown in Fig. 9 is.

Zur Anwendung von Rißdehnungsmessern zur Eigenspannungsmessung nach dem Ausbohrverfahren wird der Rißdehnungsmesser mit einer konzentrischen Bohrung versehen (Abb. 10), um den Bohrer nicht mit dem Rißdehnungsmesser in Berührung zu bringen, wodurch ungewollte Risse ausgelöst werden könnten. For the use of crack extensometers for measuring residual stresses according to In the boring process, the crack extensometer is provided with a concentric bore (Fig. 10) so that the drill does not come into contact with the crack extensometer bring, which could trigger unwanted cracks.

Beim Aufkleben eines ebenen Rißdehnungsmessers auf gewölbte Flächen wird der spröden Schicht eine entsprechende Vordehnung erteilt, was eine Änderung der Riß empfindlichkeit oder sogar ein Auslösen von Rissen zur Folge hat. Man vermeidet diesen Effekt, indem man dem Träger bereits vor dem Aufbringen der spröden Schicht eine entsprechende Wölbung gibt. When gluing a flat crack extensometer on curved surfaces the brittle layer is given a corresponding pre-stretching, which is a change the crack sensitivity or even triggering of cracks result. One avoids this effect by having the carrier already before the application of the brittle layer there is a corresponding curvature.

In Sonderfällen kann es erwünscht sein, die Dicke des Rißdehnungsmessers sehr klein zu halten, um z. B. beim Aufkleben auf gewölbte Flächen die dabei entstehende Vordehnung klein zu halten. Hierbei ist es möglich, den Träger ganz wegfallen zu lassen und die spröde Schicht direkt auf das Bauteil zu kleben. In special cases it may be desirable to adjust the thickness of the crack extensometer to be kept very small, e.g. B. when gluing on curved surfaces the resulting Keep pre-stretching small. Here it is possible to omit the carrier entirely and stick the brittle layer directly onto the component.

PATENTANSPROCHE 1. Rißdehnungsmesser, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Träger (1) mit aufgebrachter spröder Schicht (2) besteht, der auf ein zu untersuchendes Bauteil (4) geklebt wird.PATENT APPROACH 1. Crack extensometer, characterized in that it consists of a carrier (1) with an applied brittle layer (2) on a component to be examined (4) is glued.

Claims

2. Crack strain gauge according to claim 1, characterized in that the carrier (20) is strip-shaped and strong.

3. crack strain gauge according to claim 2, characterized in that the carrier is designed as a circular ring, polygon or star.

4. Crack strain gauge according to claim 1 to 3, characterized in that that the brittle layer under uniaxial or biaxial elastic compression on the Carrier is applied.

5. Crack extensometer according to claim 1 to 4, characterized in that that the brittle layer has a smaller coefficient of thermal expansion than the support and that the brittle layer at a lower temperature than the later one Use temperature is applied to the carrier.

6. Crack strain gauge according to claim 1 to 5, characterized in that that a similar, brittle layer is applied to both sides of the carrier.

7. crack strain gauge according to claim 1 to 6, characterized in that that the top of the carrier and / or the top of the brittle layer is roughened are.

8. Crack strain gauge according to claim 1 to 7, characterized in that that the carrier is made of aluminum or an aluminum alloy and the brittle layer is made of anodized aluminum.

9. Crack extensometer according to claim 1 to 8, characterized in that that the brittle layer is compared to this thin, transparent, brittle Coating is provided, which is carried away when the brittle layer tears.

10. Crack strain gauge according to claim 1 and 4 to 9, characterized in that that it is provided with a graduation attached to the circumference.

11. Crack extensometer according to claim 1 and 4 to 10, characterized in that that it is provided with a concentric bore.

12. Crack extensometer according to claim 1 to 11, characterized in that that it is curved according to the component to be examined.

13. Crack strain gauge according to claim 1, characterized in that the carrier assumes a thickness of zero.

Documents considered: Handbook of voltage and Strain measurement by Dr. K. Fink and Dr. C. Rohrbach, VDI-Verlag, 1958, pp. 95, 96 and 127.