DE1473646A1 - Verfahren zur Verformungsmessung an Werkstoffen und Bauelementen - Google Patents

Verfahren zur Verformungsmessung an Werkstoffen und Bauelementen

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DE1473646A1
DE1473646A1 DE19641473646 DE1473646A DE1473646A1 DE 1473646 A1 DE1473646 A1 DE 1473646A1 DE 19641473646 DE19641473646 DE 19641473646 DE 1473646 A DE1473646 A DE 1473646A DE 1473646 A1 DE1473646 A1 DE 1473646A1
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DE19641473646
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Vogt Dipl-Ing Jes
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VOGT DIPL ING JES
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

  • Verfahren zur Verformungsmessung an Werkstoffen und Bauelementen Die Erfindung betrifft die Verfahren zur Messung von Verformungen an Werkstoffen und Bauelementen.
  • Auf vielen Gebieten der Werkstoff- und Bauelement-Prüfung werden heute Verformungsmessungen ausgeführt. Dementsprechend gibt es bereits eine beachtliche Zahl von Verformungsmeßgeräten. Ihre Arbeitsweise laät sich auf mechanisclle, optische und elektrische Meßprinzipien zurückführen 1) Im hinblick auf das nachfolgend beschriebene neue Meßverfahren lassen sich die Nachteile der bischerigen Konstruktionen hauptsächlich in folgenden Punkten zusammenfassen: 1. Bei einem Teil der bischerigen Meßverfharen wurden die Geräte auf den zu untersuchenden irobekörper aufgeklemmt und belasteten ihn durch ihr Eigengewicht. Damit diese Geräte rutschsicher auf den probenkorpern sitzen, massen hohe Klemmdrücke an den Meßschneiden erzeugt werden. Die konstruktion dieser Geräte verbietet ihren einsatz bei kleinen proben mit niedriger Festigkeit und Oberfl@chenh@rte wie z.B. bei Weichgummi und vielen kunststoffen.
  • Die Melspitzen oder Schneiden sinken in den werkstoff ein und @@hren zu festigkeitsmindernden kerben. Als Beispiel für Geräte dieser sei das Spiegel-Feinmegerät von Martens nach DIN 5010'/ genannt.
  • 2. ei einem anderen Teil der bisherigen Verfahren werden die Meßgerate feststehend neben den zu untersuchenden Probekörper aufgebaut. Mit Meßspitzen und schneiden versehene Tastarme bzw. Hebel, die auf die Probe aufgesetzt werden, übertragen die Verformung auf das feststehende Mewerk. dabei ist die Swedgungspfreiheit der Meßspitzen, rein kinematisch verstanden, sehr eng begrenzt. Die Meßspitzen1 der Hebel2 bewegen sich z.B. nach Figur 1 auf einem Kreisbogen3. Die Verformung der Probe4 soll jeoch in der Mehrzanl der Fälle in gradliniger Richtung ermessen werden. ns 1)cjhristian Rohrbach: Die @chtigsten verfahren der Spannungs- ui1cL Dehnungsmessung. @aterialprüf. 2 (1960) Nr. 12 @. 468/72 treten daher - besonders bei großen Verformungen - Kräfte6 in Längsrichtung der Hebel. auf, die zum Sutschen der Meßspitzen1 auf den Proben fahren. Beschädigungen der Jerkstoffoberfläche, die unter Umständen zu vorzeitigem Probenbruch führen, sowie Meßfehler sind die Folge.
  • 3. Bei den bisherigen Meßverfahren stören oft Reibungskrafte der Lager und Fuhrungsteile der Meßspitzen. Die Beherrschung der Reibungskräfte ist deshalb schwer, weil ihre Größe sehr stark von der erzielbaren Oberflächenglätte und von der Güte der ochmierung der Lager und Fährungen abhängt. Die Oberflnchenglätte und die Güte der Schmierung sind durch viele Einflußgrößen bedingt: u.a. durch den Werkstoff, durch den ustand der Bearbeitungswerkzeuoe, durch die Ölviskosität usw. . Bei empfindlichen Verformungsmeßgeräten wird die Gefahr einer Störung durch Reibungskräfte groß, wenn die Druckkräfte der Meßspitzen auf die Eroben gering sein müssen.
  • 4. Bei den bisherigen Verformungsmeßgeräten stört oft das » Lagerspiel der Tast- und meßeinrichtungen. Bestimmte lagerspiele müssen zugelassen werden, um die Lagerreibung genügend klein zu halten.
  • Meßfehlerquellen im Sinne der Punkte 3 und 4 stellen Kugellager (Rollreibung und Spiel), shnieden und rfannen (Gleitreibung0, spitzenlager ähnlich den Unruhlagern in Zeitmeßuhren (Gleitreibung und Spiel) usw. dar. Als Beispiel für Verformungsmeßgeräte, welche die unter Punkt 3 und 4 genannten Fehler aufweisem, seien die Wegmeßuhren nach DIIj 878 benannt.
  • Durch die vorliegende rfindung ist es möglich, die unter @unkt 1 - 4 genannten Machteile der bisherigen Jeräte zu vemedieden. 5 handelt sich um ein Tastarm-Verformungsmeßgerät nach Figur 2. @s nioge beispielsweise die Längenänderung der Meßstrecke 7 an der Probe gemessen werden, wenn man die probe an ihrem oberen Ende 9 fest einspannt und sie an ihrem unteren Ende 10 in wichtung11 mit Gewichten belastet. Der Werkstoff der Irobe sei homogen und der Iraftangriff erfolge auf ihrer Littellinie. Als Ursache des Xraftangriffes treten daher gradlinige Längenänderungen der meßstrecke7 in richtung11 auf.
  • - Zur Messung der Längenäderung werden die Meßspitzen12 und 13 des Tastarmverformungsmeßgerätes vor dem Aufsetzen auf die unbelastete probe mit der Leßlängenlehre14 auf den Abstand der Meßlänge7 gebracht.
  • Die auf Kreuzfedergelenken15 und 16 gelagerten Tstarme17 und 18, die durch Gegengewichte 19 und 20 im Geleichgewicht gelalten werden, legen sich bei einer Linksdrehung des Verriegelungskopfes21 auf die Meß-14 22 @@ längenlehre auf, weil sie ,ler Druckkraft der Federn22 und folgen müssen. Anschließend setzt man die rastspitzen auf die @rbe auf, wozu die Grundplatte24 des Gerätes in allen drei Richtungen des Raumes geschwenkt und verschoben werden nuß, bis die @astspitzen12 und 13 die Probe8 in der leßstreke 7 mit einer zulässigen Druckkraft berähren.
  • Die Grundplatte24 ist dann gemeinsam mit der Führungsstange 25 zu verankern. Nach dem Aufesetzen der Tastspitzen und der Feststellung der Grundplatte wird die Verriegelung durch Rechtsdrehung der @nopfes geöffnet: dabei stellt sich die me@längenlehre14 aus der in figur 2 gezeichneten nahezu vertikalen lage in die e orizontale Ia~e, die Federn22 und 23 heben sich von den Tastarmen1@ und 1@ und geben die Arme frei. Die Winkellge der hebel und in den @reufeder@elenken und 15 wird dann durhc die Bewegung der Tastspitzen 1@ und 13 bestimmt, die auf der @robe sitzen. ruf dem oberen Tast@rm1@ Ist neben dem @reusfedergelenk13 ein weit@res @reusfederelenk26 befestigt, druch des über die Stange der @@@@@@@@23 eines induItiven Wegelers bewegt werien @@@@. @it de: gleichen Mebeläbersetzungsverhältnis die bein oberen @@@@bel1@ ist der Spulenkörper @@ (in) Figur @ aufgebrochen geziehcnet) @er ags @reuzfederwelenk30 an den unteren @ebel1@ angeschlossen. Die Me@branfoedern31 und 32 sorgen dafär, daß sich der Tauchlanker@ und der @@@@@@@@@@@@@@@ ni@@t berühren und sich reibungsfrei gegeneinander verschieben können.
  • 12 13 Werden die @@@@sspitzen und in gleicher @ichtung um den gleichen betrag vers@@@@ en, so bleitt die lage des @auchankers relativ @um ulenk%'rer -,ver:rndert. ei untersciern'lic:er e-:: un sr c :tn-'g der Trastspitzen und bei untershiedlicher @@@@@@@@@@ der Mebel vergchiebt sich dagegen der Tauchanker relativ zum Spulenkörper. Der Verschiebungswegb des Tauchankers gegenüber der Spule entspricht dabei der Abstandsänderung der Taststifte. Der Weg kann nach bekanntem elektrischem Meßverfahren aus der InduI:tivitätsänderung der Spule ermittelt und auf einem elektrischen Registrier- oder Meßgerät angeeigt werden.
  • Bei der Dehnung der @robe8 wandern die aufgesetzten Meßspitzen in Richtung der Kraft . Der Weg der Meßspitze@@ ist gröber als der Weg der Meßspitze12, Sollen die meßspitzen keine Kräfte quer zur Hauptverformungsrichtung auf die Probe ausüben oder die Probenoberfläche bei größeren Meßwegen aufpflügen, so muß das eben beschriebenen Meßsystem eine kleine Translationsbewegung in negativer Richtung der Raumachse33 und einen Drehbewegung um die Raumach34 ausführen können. diese Bewegungsmöglichkeiten werden durch die Schwenkplatte36, die in weichen membranfedern37 und 38 uber der Grundplatte24 schwebend gehalten wird, gegeben. Die Membranfedern37 und38 geben dem meßsystem weiter eine gewisse Drehfederungsmöglichkeit um die Raumachse35 und gestatten es, die Tastspitzen 12 und 13 sehr weich auf die probe aufzusetzen; bei starker Einschnürung der Probe drejht sich das Gerät bis zu einem gewissen Grad selbsttätig um die Raumachsen33 und 35. Die aefalar, daß sich die Meßspitzen und 13 während des Meßvorganges von der probe abheben, ist also stark eingeschriänkt.
  • An stelle der @eRspitzen12 und 13 können. auch die Meßschneiden12* und 13 in die @starte eingesetzt werden. Die Meßstrecke7* der Runiprobe8* ver@ormt sich änhlich wie die 1.eßstrecke7 der Flachprobe8, wenn @@@ die @robe am oberen Ende9* fest einspannt und 11* 12* sie mit einer @@@@@@@@@@@@ft belatet. be die Schneide eine kleinere Abwirusbeverung @arallel der Richtung11* ausführt als die @cheide13*, und die @@@wenk@ latte3@ eine @rehewegung um die @umachse34 und eine Verschelvun. in ne@ativer @ichtung der Raumachse33 ausführen können. auch diese Verseiebun@@@ lickheiten sind leder durhc die Mentbranteden 37 und 38 @@@@@@en@ Bei der Verwendung des beschriebenen Verformungsm@gerätes erfullen die membranfedern also zwei Nufgaben: A. Sie geben eine ausreichende kinematische Bewegungsfreiheit mit bis zu sechs Freiheitsgraden.
  • B. oie liefern die notwendigen Kräfte zur selbsttätigen Nachstellung des Meßwerkes bei der Probenverformung.

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Verformungsmessung von Werkstfoffen und Bauelementen, beid em das Meßgerät neben dem zu untersuchenden Probekörper aufgebaut wird und die Verformungsmessung mit hilfe von @astarmen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Gewichte i Gleichgewicht gehaltenen Tastarme auf Federgleenken reibungs- und spielfrei gelagert sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch @ekennziechnet, da£ das Meßsystem, die filastarme und die meßspitzen durch bewegliche lagerungen ausreichende kinsmatische Bewegungsfreiheit mit bis zu sehs Freiheits@raden erhalten.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, @@durch gekenzneichnet, daß sich das meßsystem selbsttätig @ter der Einwirkung von Hilfskr@ften (Federn, Gewichte usw.) in die kinematisch richtige Lage einstellt.
    L e e r s e i t e
DE19641473646 1964-06-19 1964-06-19 Verfahren zur Verformungsmessung an Werkstoffen und Bauelementen Pending DE1473646A1 (de)

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DEV0026201 1964-06-19

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DE (1) DE1473646A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2556463A1 (fr) * 1983-12-09 1985-06-14 Centre Nat Rech Scient Extensometre permettant de mesurer directement et simultanement la deformation axiale et la distorsion d'une eprouvette
EP0750173A1 (de) * 1995-06-21 1996-12-27 ENEA - Ente Nazionale per le Nuove Tecnologie, l'Energia e l'Ambiente Doppelpendel-Vorrichtung zur Messung der Winkelmikrovariationen
FR3092909A1 (fr) * 2019-02-14 2020-08-21 Safran Aircraft Engines Installation pour un extensometre pour la mesure d’une deformation d’un materiau
FR3093175A1 (fr) * 2019-02-21 2020-08-28 Safran Aircraft Engines Systeme de mesure d’une deformation de surface en flexion d’un materiau

Cited By (5)

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US11231265B2 (en) 2019-02-21 2022-01-25 Safran Aircraft Engines System for measuring a bending deformation of a surface of a material

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