DE1939799C

DE1939799C - Dehnungsmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE1939799C
Authority: DE
Inventors: Joseph Ivry sur Seine Rauch (Frank reich)
Original assignee: Compagme Pechiney, Paris
Publication date: 1972-05-04

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dehnungsmeßvorrich- eine Dehnungsmeßvorrichtung der eingangs beschrie-

tung mit einem sich bei Verformungen des Meß- benen Gattung zu schaffen, die, wie die zuletzt be-

objekts dehnenden und dabei seinen als Meßgröße schuebene Dehnungsmeßvorrichtung, die größte wah-

dienenden elektrischen Widerstand ändernden elek- rend des Untersuchungszeitraumes aufgetretene Ver-

trischen Leiter. 5 formung des untersuchten Gegenstandes nachträglich

Die elektrischen Leiter bekannter Dehnungsmeß- meßbar macht, jedoch ohne den Gegenstand in einer

vorrichtungen bestehen aus Metall mit hoher Elastizi- das Meßergebnis verfälschenden Weise beeinflussen

tätsgrenze und gehen daher auf ihre ursprüngliche zu können.

Länge zurück, wenn die Verformung des mit der Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelost,

Dehnungsmeßvorrichtung zu untersuchender. Gegen- w daß der elektrische Leiter aus einem Metall nut einer

Standes wegfällt. Solche Dehnungsmeßvorrichtungen Elastizitätsgrenze von weniger als 3,06 kp/n in² und

liefern beispielsweise genaue Meßergebnisse von Be- einer relativen Grenzdehaung von weniger als

anspruchungen eines Gegenstandes während der Zu- 500 · 10~^β besteht.

und/oder Abnahme dieser Beanspruchungen, auch Zur Herstellung des elektrischen Leiters werden

noch nach mehreren Lastwechseln. 15 vorzugsweise reine Metalle im weichgeglühten Zu-

Gelegentlich tritt aber das Problem auf, die größte stand, beispielsweise Gold, Silber, Blei, Kupfer, Alu-Belastung festzustellen, der ein nicht ununterbrochen minium oder eine Legierung von zwei oder mehreren beobachtbarer Gegenstand ausgesetzt ist, beispiels- dieser Stoffe verwendet.

weise wenn das Verhalten eines Geschosses oder eines In ihren konstruktiven Merkmalen kann die erfin-Gegenstandes innerhalb eines Druckgefäßes oder in ao dungsgemäße Dehnungsmeßvonichtung den bekanneiner für einen Beobachter gefährlichen Umgebung ten Dehnungsmeßvorrichtungen entsprechen. Wenn untersucht werden soll. In manchen Fällen ist es auch der elektrische Leiter an einer am Meßobjekt festeinfachzuaufwendig.den elektrischen Widerstand einer geklebten Unterlage befestigt ist. dann ist es beispiels-Dehnungsmeßvorrichtung zur Ermittlung der größten weise zweckmäßig, wenn die einer Dehnung unterDehnung ständig zu beobachten. Daher besteht ein as worfenen Stränge des Leiters nur mit ihren Enden Bedarf nach Dehnungsmeßvorrichtungen, in denen an der Unterlage festgeklebt sind. Insbesondere ist es die größte Beanspruchung des untersuchten Gegen- zweckmäßig, wenn die Unterlage in bekannter Weise Standes eine bleibende Veränderung hinterläßt, die als Rahmen ausgebildet ist und die einer Dehnung zu beliebiger Zeit uachtrLglich gemessen werden unterworfenen Stränge des Leiters die mittige Auskann. Dieser Bedarf hat zu einer bekannten Deh- 30 sparung dieses Rahmens üoerspannen.
nungsmeßvorrichtung der eingangs beschriebenen Ein solcher Rahmen ist beispielsweise bei einer Gattung geführt, bei der die herkömmlichen, elastisch bekannten Dehnungsmeßvorrichtung kreuzweise mit verformbaren Widerstandsdrähte an einer plastisch dem elektrischen Leiter umwickelt, und von seinen verformbaren Unterlage, vorzugsweise aus weichem vier Schenkeln sind zwei parallele Schenkel durch Blei, befestigt sind Die Unterlage verformt sich mit 35 von außen nach innen wirkende Kräfte als Biegedem zu untersuchenden Gegenstand, soll aber die balken derart belastbar, daß sich die beiden übrigen größte Verformung auch dann beibehalten, wenn der Schenkel nach außen ausbauchen und dadurch die Gegenstand wieder in seinen ursprünglichen Zustand zwischen «hnen ausgespannten Drähte dehnen, wähzurückkehrt; dabei soli die Unterlage die an sich rend bei den zwischen den Biegebalken ausgespannelastischen Widerstandsdrähte daran hindern, ebenso 40 ten Drähte eine gewisse Verkürzung eintritt. Diese wie der untersuchte Gegenstand, wieder ihre ur- Konsfuktion ermöglicht es, wenn die beiden Biegesprüngliche Länge anzunehme;i, so daß der nach- balken zwischen festen Punkten des Meßobjekts einträglich gemessene elektrische Widerstand der groß- gespannt sind, auch Verkürzungen des Meßobjekts ten aufgetretenen Verformung entspricht. Bei dieser zu messen.

bekannten Dehnungsmeßvorrichtung besteht die Ge- 45 Bei einer anderen, ebenfalls zum Messen von Deh-

fahr, daß das Meßergebnis dadurch verfälscht wird, nungen und Verkürzungen des Meßobjekts geeigneten

daß die an sich irreversibel verformte Unterlage vom Dehnungsmeßvorrichtung verbinden die elektrischen

gemessenen Gegenstand, an dem sie ja befestigt ist. Leiter einen am Meßobjekt zu befestigenden Rahmen

bei dessen Rückkehr in den ursprünglichen Zustand mit einer darin aufgehängten Platte, die über ein

gestaucht wird und sich somit seibot wieder dem ur- 50 Zwischenglied mit einer von der Befestigungsstelle

sprünglichen Zustand nähert und somit auch die des Rahmens entfernten Stelle des Meßobjekts ver-

Meßdrähte nicht daran hindern kann, sich wieder bindbar ist.

elastisch zu verkürzen. Um dieser Gefahr vorzubeu- In ähnlicher Weise kann bei der erfindungsgemäßen

gen, ist bei der bekannten Dehnungsmeßvorrichtung Dehnungsmeßvorrichtung vorgesehen sein, daß die

die Unterlage als Brücke derart ausgebildet, daß sie 55 Unterlage zwei voneinander getrennte, im Abstand

bei der Rückkehr des gemessenen Gegenstandes in voneinander am Meßobjekt befestigte Teile umfaßt,

seinen ursprünglichen Zustand ausknickt und dabei und daß die Stränge des Leiters jeweils mit ihrem

ihre während des Versuchs aufgetretene Längung bei- einen Ende an einer gegenüber dem Meßobjekt un-

behält. Hierdurch kann indessen eine Stauchung der beweglichen Stelle des ersten Teils befestigt sind und

Unterlage und damit verbundene Verfälschung des 60 mit ihrem anderen Ende an einem sich in Längsrich-

Meßcrgebnisscs nicht vollkommen verhindert wer- tung der Stränge an der unbeweglichen Stelle vorbei

den; außerdem ist es möglich, daß die plastisch ver- erstreckenden freien Arm des zweiten Teils. Dabei

formbare Unterlage die zu beobachtende Verformung ist zweckmäßigerweise am ersten Teil eine Führung

des Gegenstandes in unzulässiger Weise behindert, ausgebildet, in der der freie Arm des in sich starren

da die Unterlage, um ihre Aufgabe zu erfüllen, er- 65 zweiten Teils geführt ist.

heblich widerstandsfähiger sein muß als der elek- Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer

trische Leiter. schematischen Zeichnung an zwei Ausflihrungsbei-

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, spielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Claims

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F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Erfindungs- wählen, daß die Drähte des Dehnungsmeßstreifens

gegenstandes, immer auf Zug beansprucht sind. Damit dies mög-

F i g. 2 einen Längsschnitt einer zweiten Ausfüh- lieh ist, muß der Dehnungskoeffizient der Drähte des

rungsform längs der Linie P-P in F i g. 3, Dehnungsmeßstreifens von demjenigen des 7.u unter-

Fig. 3 eine Draufsicht dieser zweiten Ausführungs- 5 suchenden Gegenstandes abweichen. Um eine Deh-

form. nung zu messen, benutzt man Dehnungsmeßstreifen

In Fi g. 1 sind die Anschlüsse α und die wirksamen der in Fi g. 1 dargestellten Bauart mit Drähten mit Stränge b eines Dehnungsmeßstreifens an einem Rah- geringerem Dehnungskoeffizienten; um eine Zusammen c aus üblichem Werkstoff angeordnet. Auf die- mendrückung zu messen, verwendet man Dehnungssem Rahmen c sind die verstärkten Enden d der wirk- io meßstreifen der in F i g. 2 und 3 dargestellten Bauart samen Stränge aufgeklebt. Der Rahmen weist eine und wählt Drähte mit stärkerem Dehnungskoeffizentrale Aussparung e auf, in deren Bereich die wirk- zienten.

samen Stränge freiliegen. Der Rahmen c ist auf seiner Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im

dem Draht zugewandten Fläche in den mit strich- folgenden ein Zahlenbeispiel gegeben:

punktierten Linien umgrenzten Bereichen / mit Kleb- 15 Der Draht des Dehnungsmeßstreifens ist ein Band

stoff versehen. Der Dehnungsmeßstreifen wird an sei- aus Aluminium von 99,6°/o Reinheit im weichgeglüh-

11er Verwendungsstelle entweder mit seiner gesamten, ten Zustand und hat ehr:i rechteckigen Querschnitt

, on den Drähten abgewandten Fläche oder nur mit von 0,02 · 1 mm und ein*; ursprüngliche Länge

Jon Teilflächen, die den Bereichen/ entsprechen, am L = 0,5 m. Dieser Draht wird durch Zugbeanspru-

/u untersuchenden Gegenstand festgeklebt. Im Be- »0 chung schrittweise gedehnt. Nach jedem Schritt wird

reich der Aussparung e wird der zu untersuchende die Längung dL des gespannten Drahtes gemessen

Gegenstand durch einen elektrischen Isolator abge- und dann die Spannkraft aufgehoben, um den zuge-

J jckt. um jede Berührung zwischen dem Draht des hörigen elektrischen Widerstand R zu messen. Dabei

Dehnungsmeßstreifens und dem Gegenstand auszu- ergibt sich folgendes: Sobald die relative Dehnung

schließen, wenn der Gegenstand elektrisch leiiend ist. »5 dLIL des Drahtes den geringen Betrag von 300·10-"

DiL.· in Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsform überschreitet, bleibt nach Aufhebung der Zugspan-

.k's Frfindungsgegenstandes ermöglicht es, eine Zu- nung eine ständige Veränderung dRIR des elektri-

x:ininiLV./iehung oder Stauchung des Gegenstandes, sehen Widerstandes des Drahtes zurück. Vergrößert

■π (!■■■!!. der Dehnungsmeßstreifen festgeklebt ist, zu man allmählich den Betrag der relativen Längung

υ..■>.·.·.·:!. Diese zweite Ausführungsform ist durch die 3° dLIL über 300-10-« hinaus bis auf einen Betrag von

Ve: λ ndung eines zweiteiligen Rahmens gekenn- 40000· 10-«, bei dem der Draht reißt, dann stellt

/dehnet; von den beiden Teilen c' und g dieses Rah- man fest, daß die Veränderung dRIR der Verände-

!0!,S. an denen die wirksamen Drahtsträngu b des rung dLIL bis auf eine Konstante proportional ist.

^ehiHingsmeßstreifens befestigt sind, ist der Teile' Man erhält somit die folgende, einer Geraden sehr

iirtsfest und der Teil g ihm gegenüber beweglich, aber 35 stark angenäherte Versuchskurve:
in si. h starr. Im ortsfesten Teil c' ist eine Führung A

ausgebildet, in der das bewegliche Teil g geführt is:. dRIR = 1,6 ■ {dLIL- 300 · 10-«)
Der zu prüfende Gegenstand ist mit k bezeichnet.

Die wirksamen Stränge b des Dehnungsmeßstreifens Diese Kurve ermöglicht es, die maximale Verände-

sind jeweils mit ihrem einen Ende/1 am freien Ende 40 rung dLIL jedes Dehnungsmeßstreifens zu ermitteln,

des beweglichen Teils g und mit ihrem anderen Ende der mit einem identischen Draht hergestellt und einer

/2 um ortsfesten Teil c' befestigt. Der ortsfeste Teile' unbekannten Längung unterworfen ist, indem man in

ist vollständig mit dem Gegenstand k, dessen größte an sich bekannter Weise die Veränderung dRIR

Stauchung gemessen werden soll, verklebt. Der be- seines elektrischen Widerstandes mißt, nachdem die

wegliche Teil g des Rahmens ist dagegen rur teil- 45 Umstände, aus denen sich die Längung des Drahtes

weise, nämlich mit der Unterseite seines Endes gl ergeben haben, fortgefallen sind,
am Gegenstand k befestigt.

Wenn der Gegenstand k, beispielsweise infolge Zu- Patentansprüche:
sammendrückung, seine Länge vermindert, nähert

sich das Endegl des beweglichen Teilst des Rah- 50 1. Dehnungsmeßvorrichtung mit einem sich bei

mens dem Bereich/2 des ortsfesten Teils r'; gleich- Verformungen des Meßobjtkts dehnenden und

zeitig entfernt sich das freie Ende g2 des beweglichen dabei seinen als Meßgröße dienenden elck-

Teils g, wobei es in der Führung h geleitet, so daß auf trischen Widerstand ändernden elektrischen Lci-

die wirksamen Stränge b ein 7ug ausgeübt wird. Die ter, dadurch gekennzeichnet, daß der

Stränge b registrieren die auftretende Kraft, indem sie 55 Leiter (b) aus einem Metall mit einer Elastizitäts-

sich bleibend längen. Durch nachträgliche Messung grenze von weniger als 3,06 kp/mm² und einer

des elektrischen Widerstandes der auf diese Weise relativen elastischen Grenzdehnung von weniger

verformten Stränge kann man auch nach Aufhebung als 500 · 10"^e besteht.

der Zusammendriickung des Gegenstandes nach be- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekannten Berschnungsverfahren die größte Amplitude 60 kennzeichnet, daß der Leiter (b) aus Gold, Silber, der Zusammendrückung, die der Gegenstand erfahren Blei, Kupfer, Aluminium oder einer Legierung hat, ermitteln. von zwei oder mehreren dieser Stoffe besteht.

Wenn man mit erfindungsgemäßen Dehnungsmeß- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei

streifen Verformungen, die durch eine Temperatur- der der Leiter an einer am Meßobjekt festge-

änderung bedingt sind, im nachhinein messen will, 65 klebten Unterlage befestigt ist, dadurch gekenn-

muß man außer der Bauart des Dehnungsmeßstreifens zeichnet, daß die einer Dehnung unterworfenen

die Art des Metdlls seiner Drähte mit Rücksicht auf Stränge (/>) des Leiters nur mit ihrenEnden (/;

die Art des zu untersuchenden Gegenstandes so aus- /1, /2) an der Unterlage (c, g) festgeklebt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (c) als Rahmen ausgebildet ist und die einer Dehnung unterworfenen Stränge (b) des Leiters die mittige Aussparung (e) dieses Rahmens überspannen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage zwei voneinander getrennte, im Abstand voneinander am Meßobjekt (k) befestigte Teile (c'₍ g) umfaßt und daß die Strange (b) des Leiters jeweils mit ihrem einen Ende (/2) an einer gegenüber dem Meßobjekt unbeweglichen Stelle des ersten Teils (c') befestigt sind und mit ihrem anderen Ende (/1) an einem sich in Längsrichtung der Stränge an der unbeweglichen Stelle vorbei erstreckenden freien Arm 0> 2) des zweiten Teils (g).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Teil (c') eine Führung (Zi) ausgebildet ist, in der der freie Arm (gt) des in sich starren zweiten Teils (g) geführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen