DE1943294C

DE1943294C - Bending strain gauges

Info

Publication number: DE1943294C
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 6101 Seeheim Schütz
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München
Publication date: 1971-12-30

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 mög-Hch, 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 eme 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 bending portion 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 two measuring grids are connected 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 eme should initiate the 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: aoThese bending strain gauges have been known for some time (US Pat. No. 3,263,199). With However, the measurement results obtained from these known bending strain gauges are for two reasons flawed: ao

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 Krafteinleitung„.:onen 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 Force introduction ".: Onen has (if the total length of the bending strain gauge is kept small). 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 large.

Mit der üblichen homogenen Zwischenlage können <o 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 Mängel 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 7. B. die Enden oder die Seiten der Meßgittcr. Die Verstärkungen können auch an beiden Stellen angeordnet sein. Auf diese Weise können die oben beschriebenen Mangel der Messung mit den bekannten Bicge-DchnungsmeOstreifen 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 these deficiencies. For this purpose, it is provided according to the invention that instead of the homogeneous intermediate layer, the intermediate layer is composed of materials with different modulus of elasticity and shear modulus, the greater part of the intermediate layer consisting of the material with the low Ε-module, which at suitable points by the material with the large Ε module and shear module is stiffened. Suitable places for this are 7. B. the ends or the sides of the measuring grids. The reinforcements can also be arranged in both places. In this way, the above-described deficiencies in the measurement with the known bicge strain gauges can be eliminated.

Der urfindungsgcmhße Biege-Dehnungsmeßstreifen (Biege-DMS) vermindert also den Meßfehler durchThe original bending strain gauge (Bending strain gauge) thus reduces the measurement error

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

2. bessere Oberleitung der Dehnung in das äußere Meßgilli-r.2. Better catenary of the elongation in the outer Meßgilli-r.

us resultieren weitere Vorzüge:We have further advantages:

1. DererCindungsgemäße Biege-Dehnungsmeßsueifen kann in seinen Gesamtabmessungen sehr klein gehalten werden (kurze Krafteinleitungen), daher neue Anwendungsgebiete:1. Their bending-strain gauges according to the invention can be kept very small in its overall dimensions (short force introduction), 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 Biegs-mkeit des Biege-DMS und damit die Anwendbarkeit bei kleineren Radien des Meßobjektes wird verbessert.3. The flexibility of the bending strain gauge and thus the Applicability for smaller radii of the measurement object is 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 Klebschicht 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 dos Biege-DMS unter erhöhter Temperatur tritt geringeres Kriechen auf.6. When using the bending strain gauge at increased temperature, 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 3a der elastische Teil, und 3b sind die beiden Endteile (Krafteinlcitungsstrecken) 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 only in here to understand with reference to the drawing. The two measuring grids are exactly the same, and the fastening on the component to be examined can also be done in such a way that the top and bottom are swapped. The intermediate layer is designated as 3 as a whole. Of these, 3a is the elastic part, and 3b are the both 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.

Claims

Patent claims:

1. Biege-Dehnungsmcßstreifcn, bestehend aus zwei Mcßgittcrn, die an den beiden Seiten einer elastischen Zwischenlage fest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (3) aus Werkstoffen mit verschiedenem Elcstizitittsmodul und Schubmodul zusammengesetzt ist, wobei der größere Teil (3<i) der Zwischenlage (3) aus dom Werkstoff mit dem1. Flexural strain gauges, consisting of two meshes, one on either side of the other elastic intermediate layer are firmly arranged, characterized in that the intermediate layer (3) is composed of materials with different elastic modulus and shear modulus, the larger part (3 <i) the intermediate layer (3) made of dom material with the

low E-Modules, the appropriate Places through the material with the large Ε module and shear module is pre-stiffened.

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

3. bending strain gauges according to claim I,

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

4. bending strain gauge according to claim I, characterized in that the stiffer part (3 />) of the intermediate layer (3) both on the bands and on the sides of the measuring filters (1, 2)
is ordered.

1 sheet of drawings