DE1943294B2

DE1943294B2 - BENDING STRAIN GAUGE

Info

Publication number: DE1943294B2
Application number: DE19691943294
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl-Ing Schuetz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1969-08-26
Filing date: 1969-08-26
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE1943294A1; GB1281476A; JPS5032825B1

Description

Zum Bestimmen von Dehnungen, die an einem Bauteil bei Belastung auftreten, verwendet man sogenannte Dehnungsmeßstreifen. Für kombinierte Biege-Zugbelastung werden besondere Biege-Dehnungsmeßstreifen verwendet. Mit diesen ist es möglieh, den Biegeanteil der Dehnung in einem Bauteil von dem Zuganteil getrennt zu bestimmen. Dieser Biege-Dehnungsmeßstreifen ist aus zwei übereinanderliegenden Meßgittern aufgebaut; die Verbindung beider Meßgitter erfolgt über eine Zwischenlage, die gleichzeitig einen definierten Abstand beider Meßgitter gewährleistet. Die Zwischenlage ist beidseitig langer als die Meßgitter; auf diese Weise soll eine gute Einleitung der Dehnung, auch in das äußere Meßgitter, gewährleistet werden.To determine the strains that occur on a component under load, one uses so-called strain gauges. Special bending strain gauges are used for combined bending and tensile loads used. With these it is possible to determine the flexural part of the elongation in a component to be determined separately from the draft. This bending strain gauge consists of two superimposed Measuring grids built up; the connection of both measuring grids takes place via an intermediate layer, which at the same time ensures a defined distance between the two measuring grids. The intermediate layer is on both sides longer than the measuring grid; in this way the aim is to initiate stretching well, also in the external Measuring grid, are guaranteed.

Diese Biege-Dehnungsmeßstreifen sind seit einiger Zeit bekannt (USA.-Patentschrift 3 263 199). Die mit diesen bekannten Biege-Dehnungsmeßstreifen erhaltenen Meßergebnisse sind jedoch aus zwei Gründen mit Fehlern behaftet:These bending strain gauges have been known for some time (US Pat. No. 3,263,199). The measurement results obtained with these known bending strain gauges are, however, flawed for two reasons:

1. Bei dünnwandigen Bauteilen wird die Dehnungsverteilung durch die relative Steifigkeit und Gesamtlänge des Dehnungsmeßstreifens erheblich gestört.1. In the case of thin-walled components, the expansion distribution is determined by the relative stiffness and overall length of the strain gauge significantly disturbed.

2. Das außenliegende Meßgitter wird zu wenig gedehnt, wenn die Zwischenlage nur kurze Krafteinleitungszonen hat (wenn die Gesamtlänge des Biege-Dehnungsmeßstreifens klein gehalten wird). 3<> Wenn man, um den zweiten Mangel zu verhindern, sehr steife Zwischenlagen benutzt (großer Ε-Modul und damit großer Schubmodul), so daß die Dehnungsüberleitung zum äußeren Meßgitter gut ist, so wirkt sich das auf den unter 1. beschriebenen Mangel sehr nachteilig aus; die Versteifung des Bauteiles wird dann nämlich sehr groß.2. The external measuring grid is not stretched enough if the intermediate layer is only short Has force application zones (if the total length of the bending strain gauge is small is held). 3 <> If one, in order to prevent the second defect, very stiff intermediate layers are used (large Ε module and thus large shear module), so that the strain transfer to the outer measuring grid is good, this has an effect the defect described under 1. is very disadvantageous; the stiffening of the component is then namely very big.

Mit der üblichen homogenen Zwischenlage können daher nicht beide Mangel zugleich behoben werden. Jeder Vorteil in bezug auf Mangel 1 wird mit einem Nachteil in bezug auf Mangel 2 erkauft, und umgekehrt. Die Erfindung bezweckt, diese Mangel zu beheben. Hierzu ist nach der Erfindung vorgesehen, daß statt der homogenen Zwischenlage die Zwischenlage aus Werkstoffen mit verschiedenem Elastizitätsmodul und Schubmodol zusammengesetzt ist, wobei der größere Teil der Zwischenlage aus dem Werkstoff mit dem geringen Ε-Modul besteht, der an geeigneten Stellen durch den Werkstoff mit dem großen Ε-Modul und Schubmodul versteift ist. Geeignete Stellen dazu sind z. B. die Enden oder die Seiten der Meßgitter. Die Verstärkungen können auch an beiden Stellen angeordnet sein. Auf diese Weise können die oben beschriebenen Mangel der Messung mit den bekannten Biege-Dehnungsmeßstreifen behoben werden.With the usual homogeneous intermediate layer, therefore, both deficiencies cannot be remedied at the same time. Every advantage with regard to defect 1 is bought at a disadvantage with regard to defect 2, and vice versa. The invention aims to remedy this deficiency. For this purpose, the invention provides that instead of the homogeneous intermediate layer, the intermediate layer made of materials with different modulus of elasticity and Schubmodol is composed, with the greater part of the intermediate layer made of the material with the small Ε module, which is made in suitable places by the material with the large Ε-module and shear module is stiffened. Suitable places for this are z. B. the ends or the sides of the Measuring grid. The reinforcements can also be arranged in both places. That way you can remedied the deficiency of the measurement with the known bending strain gauges described above will.

Der erfindungsgemäße Biege-Dehnungsmeßstreifen (Biege-DMS) vermindert also den Meßfehler durchThe bending strain gauge according to the invention thus reduces the measurement error

1. geringere Versteifung des Meßobjektes, weil die Gesamtsteifigkeit der inhomogenen Zwischenlage geringer ist als die einer der bekannten Zwischenlagen, und1. Less stiffening of the test object, because the overall stiffness of the inhomogeneous intermediate layer is less than that of one of the known intermediate layers, and

1. Der erfindungsgemäße Biege-Dehnungsmeßstreifen kann in seinen Gesamtabmessungen sehr klein gehalten werden (kurze Krafteinleitungen), daher neue Anwendungsgebiete:1. The bending strain gauge according to the invention can be very large in its overall dimensions are kept small (short introduction of forces), therefore new areas of application:

a) Messung an Bauteilen, auf deren Oberfläche sich die Beanspruchung örtlich stark ändert,a) Measurement on components on the surface of which the stress locally changes significantly,

b) Messung an begrenzt zugänglichen Stellen des Bauteiles.b) Measurement at parts of the component that are only accessible to a limited extent.

2. Für verschiedene Meßobjektdicken und E-Moduli können die gleichen Biege-DMS eingesetzt werden. Von der bekannten Ausführung nach dei eingangs genannten USA.-Patentschrift werden dagegen mehrere Typen angeboten.2. The same bending strain gauges can be used for different test object thicknesses and moduli of elasticity. Of the known design according to the USA patent mentioned at the beginning however, several types are offered.

3. Die Biegsamkeit des Biege-DMS und damit die Anwendbarkeit bei kleineren Radien .des Meßobjektes wird verbessert.3. The flexibility of the bending strain gauge and thus its applicability to smaller radii of the object to be measured will be improved.

4. Die Klebschicht überträgt höhere Dehnungen, bevor sie sich löst.4. The adhesive layer transfers higher strains before it comes off.

5. Ein Kriechen und daraus resultierende Hysteresen der Klebscbicht treten erst bei höheren Dehnungen auf.5. Creep and the resulting hysteresis of the adhesive layer do not occur until higher Stretches on.

6. Bei Einsatz des Biege-DMS unter erhöhter Temperatur tritt geringeres Kriechen auf.6. If the bending strain gauge is used at elevated temperatures, less creep occurs.

7. Dickere Zwischenlagen als bei den bisher üblichen Biege-Dehnungsstreifen werden möglich. Dadurch wird die Extrapolation des Meßwertes genauer.7. Thicker intermediate layers than with the previously common flexural stretch marks are possible. This makes the extrapolation of the measured value more accurate.

8. Bei Erwärmung treten durch verschiedene Ausdehnungskoeffizienten von Bauteil und Zwischenlagen Nullpunktdriften der Dehnungsmeßstreifen auf; diese Nullpunktdriften sind beim erfindungsgemäßen Dehnungsmeßstreifen kleiner. 8. When heated, various expansion coefficients occur of component and intermediate layers zero point drift of the strain gauges; these zero point drifts are at Strain gauges according to the invention smaller.

Zusammengefaßt ergibt sich also eine große Überlegenheit des Biege-DMS nach der Erfindung gegenüber dem Bekannten.In summary, there is therefore a great superiority of the bending strain gauge according to the invention the acquaintance.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically in longitudinal section.

Mit 1 ist das untere, mit 2 das obere Meßgitter bezeichnet. »Oben« und »Unten« sind hier nur in bezug auf die Zeichnung zu verstehen. Die beiden Meßgitter sind völlig gleich, und die Befestigung auf dem zu untersuchenden Bauteil kann auch so erfolgen, daß oben und unten vertauscht werden. Die Zwischenlage ist als Ganzes mit 3 bezeichnet. Davon ist 3 α der elastische Teil, und 36 sind die beiden Endteile (Krafteinleitungsstrecken) aus steiferem Werkstoff; der Bauteil ist mit 4 bezeichnet. Beiderseits der Meßgitter vorgesehene steife Zwischenlagen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Sie würden vor und hinter der Zeichenebene liegen.The lower measuring grid is designated with 1 and the upper measuring grid with 2. "Above" and "below" are to be understood here only in relation to the drawing. The two measuring grids are exactly the same, and the fastening on the component to be examined can also be carried out in such a way that the top and bottom are swapped. The intermediate layer is designated as 3 as a whole. Of these, 3 α is the elastic part, and 36 are the two end parts (force introduction sections) made of stiffer material; the component is denoted by 4. Stiff intermediate layers provided on both sides of the measuring grid are not shown in the drawing. They would be in front of and behind the drawing plane.

2. bessere Überleitung der Dehnung in das äußere2. Better transfer of the stretch to the outside

Meßgitter.
Daraus resultieren weitere Vorzüge:Measuring grid.
This results in further advantages:

6565

Claims

Patent claims:

1. Bending strain gauges, consisting of two measuring grids, one on both sides elastic intermediate layer are firmly arranged, characterized in that the intermediate layer (3) made of materials with different Modulus of elasticity and modulus of shear is composed, the greater part (3 α) the intermediate layer (3) made of the material with the

low Ε module, which is at suitable points through the material with the large Ε-module and shear module is stiffened.

2. Bending strain gauge according to claim 1, characterized in that the stiffer part (3 b) of the intermediate layer (3) is arranged at the ends of the measuring grid (1, 2).

3. bending strain gauge according to claim 1,

characterized in that the stiffer part (3 b) of the intermediate layer (3) is arranged on both sides of the measuring grids (1, 2).

4. bending strain gauge according to claim 1, characterized in that the stiffer part (3 b) of the intermediate layer (3) is arranged both at the ends and on the sides of the measuring grid (1, 2).

1 sheet of drawings