DE19855247C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprü­ che. Sie befaßt sich somit mit der Bestimmung des Wechsel­ lastverhaltens einer Werkstoffprobe, d. h. mit der Durchfüh­ rung von Dauerschwingversuchen.

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sind so­ wohl aus Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Struc­ tures, Band 18, Nr. 5, 1995, Seiten 605-615, als auch aus "Messen, Prüfen, Automatisieren, 29. Jahrg. 1993, Nr. 9, Seiten 10-­ 13 bekannt.

Aus der WO 90/37400 ist eine Testanordnung bekannt, um im kHz-Bereich Ermüdungserscheinungen in einer Materialprobe herbeizuführen. Die Probe wird nach Phasen der mechanischen Hochfrequenzbeanspruchung mit einem Rasterelektronenmikroskop unter Stationärlasten beobachtet.

Viele Bauteile in Maschinen und dergl. werden im Betrieb wechselnden Lasten ausgesetzt, wie z. B. Flugzeugtragflächen, Maschinenlager, Kolben von Verbrennungsmotoren usw. Diese wechselnden Lasten können auf Dauer die Leistungs- oder Funk­ tionsfähigkeit der Maschinen beeinträchtigen und letztlich zu deren Zerstörung führen. Um ohne teure, oft unmögliche Über­ dimensionierung dennoch einen sicheren Betrieb der Maschinen und lange Standzeiten zu erzielen, ist es erforderlich, das Wechsellastverhalten von Werkstoffen zu charakterisieren und anhand dieser Charakterisierung die Werkstoffauswahl und/oder Dimensionierung der Bauteile vorzunehmen.

Die Bestimmung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe ist somit ein wichtiger Schritt vor oder bei der Konstruktion von Maschinen. Hierzu wird die Probe bekannten Lastmustern ausgesetzt und dabei untersucht, wie sich die Lastaufprägung auf die Probe auswirkt.

Ein erstes Untersuchungsverfahren sieht vor, die Probe einem ähnlichen Lastmuster auszusetzen, wie es im späteren Betrieb einer Maschine erwartet wird. So kann beispielsweise bei der Auswahl und beim Test eines Werkstoffes für eine Flugzeug­ tragfläche ein Lastmuster herangezogen werden, das die Start­ phase, einen unruhigen Flug durch starke Luftturbulenzen und eine nachfolgende harte Landung kurz nacheinander simuliert. In dem aufgeprägten, die Probe stauchenden und/oder dehnenden Lastmuster werden dabei die einzelnen Lastspitzen dichter beieinander liegen als in der Praxis, um trotz vertretbarer Testdauern praxisgerechte Aussagen zu erhalten. Diesen sog. verdichteten Lastmustern, die typisch national oder interna­ tional normiert sind, können die Proben auf hydraulisch ar­ beitenden Prüfständen ausgesetzt werden, die das z. B. in di­ gitaler Form abgelegte Lastmuster abfahren. Um eine Aussage darüber zu erhalten, wie gut die Probe dem Belastungsmuster widerstehen kann, wird das Lastmuster mit vorgegebener maxi­ maler Lastamplitude bis zur Zerstörung der Probe wiederholt abgefahren. Die Anzahl der Wiederholungen bis zur Probenzer­ störung in Abhängigkeit von den Lastspitzen in jeder Wieder­ holung kennzeichnet dann das Wechsellastverhalten. Nachteilig ist hierbei, daß keine Aussage darüber erhalten wird, wie sich die Probe vor ihrer Zerstörung verhält; aufgrund des zeitlich komplexen Lastmusterverlaufs ist es sehr aufwendig, eine solche Aussage zu gewinnen.

Eine weitere Möglichkeit zur Untersuchung des Wechsellastver­ haltens besteht darin, die Werkstoffproben einem streng peri­ odischen Lastmuster auszusetzen, z. B. einer sinusförmigen Last, wobei auch hier die Probe gestaucht und/oder gedehnt werden kann. Während der Aufprägung der Belastung wird die Probe mit einem oder mehreren Sensoren überwacht, mit denen für das Wechsellastverhalten charakteristische Kenngrößen er­ faßt werden. Typisch wird hierzu die Dehnung der Probe über­ wacht, es ist aber gleichfalls möglich, den Widerstand der Probe und/oder deren Temperatur zu überwachen; die Bedeutung dieser Parameter für das Wechsellastverhalten einer Probe wird beispielsweise diskutiert von G. Biallas, A. Piotrowski und D. Eifler in "Cyclic Stress-Strain, Stress-Temperature and Stress-Electrical Resistance Response of NiCuMo alloyed sintered Steel" in Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. Bd. 18, Nr. 5, Seiten 605-615, 1995. Hingewiesen sei auch auf A. Piotrowski und D. Eifler in "Bewertung zyklischer Verfor­ mungsvorgänge metallischer Werkstoffe mit Hilfe mechanischer, thermometrischer und elektrischer Meßverfahren" in Mat. -wiss. u. Werkstofftech. 26, 121-127, 1995. Bei der Belastung mit den periodischen Lastmustern wird kontinuierlich der ausge­ suchte charateristische Parameter überwacht und kann so gegen die Anzahl der bereits durchlaufenen Lastwechsel aufgetragen werden. Es ergibt sich damit eine Kurve, die für eine gegebe­ ne Lastamplitude die allmähliche Veränderung der Werkstoff­ probe unter der Wechsellast anzeigt. Die daraus bestimmten maximalen Lastspielzahlen bei einer gegebenen Belastung kön­ nen aber von den Lastspielzahlen abweichen, die bei gleicher Maximallast in der Praxis beobachtet werden. Dies liegt ins­ besondere daran, daß im Test stets eine gleichbleibende Lastamplitude auf die Probe aufgeprägt wird, daß aber die sich in der Praxis einstellende Schädigung davon abhängen wird, wie hoch die Lastspitzen sind und wann sie auftreten. Die Abschätzung von Lebensdauern aus Dauerschwingversuchen mit gleichbleibender Lastamplitude erfordert daher in der Re­ gel Korrekturen, mit denen die Abweichung des vom Praxisfall abweichenden Lastverlaufs kompensiert wird. Hingewiesen sei in diesem Zusammenhang z. B. auf die Aufsätze von H. Zennner und J. Liu "Vorschlag zur Verbesserung der Lebensdauerabschät­ zung nach dem Nennspannungskonzept" in Konstruktion 44, (1992), 9-17; von G. Schott "Lebensdauerberechnung auf der Grundlage von Ermüdungsfunktionen" in Mat. -wiss- u. Werk­ stofftech. 19, Seiten 67-73, 1988; von T. Bruder und T. See­ ger in "Schwingfestigkeitsbeurteilung randschichtverfestigter Proben auf der Grundlage örtlicher elastisch plastischer Be­ anspruchungen" in Mat. -wiss- u. Werkstofftech. 26, 89-100 (1995) sowie von K. G. Eulitz, H. H. Hickethier und K. L. Kotte "Lebensdauer bei Ermüdungsbeanspruchung vorhersagen" in Mate­ rialprüfung 40, 1998, Seiten 250-255. Das Aufprägen einer einstufigen Meßlast erlaubt somit ebenfalls keine hinreichend genaue und aussagekräftige Bestimmung des Wechsellastverhal­ tens.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe be­ reit zu stellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig in den Ansprüchen 1 und 7 beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, daß bei einem Verfahren zur Bestimmung des Wechsellastverhaltens ei­ ner Werkstoffprobe, worin eine vorgegebene Wechsellast auf die Probe aufgeprägt und mit wenigstens einem Sensor wenig­ stens ein, das Wechsellastverhalten charaktetisierender Pro­ benparameter erfaßt wird, vorgesehen wird, alternierend ein für erwartete Praxislasten repräsentatives Lastmuster und ein zweites, hiervon verschiedenes Lastmuster mit einem zumindest im Wesentlichen sinusförmigen oder dreieckförmigen Verlauf auf die Probe aufzuprägen und den für das Wechsellastverhal­ ten charakterisierenden Probenparameter aus den während des zweiten Lastmusters erfaßten Sensordaten zu bestimmen.

Damit kann erfindungsgemäß auf verblüffend einfache Weise ei­ ne sehr aussagekräftige und deutlich verbesserte Charakteri­ sierung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe gewon­ nen werden. Dazu werden Ein- und Mehrstufenbelastungstests auf besondere Weise verknüpft. Es wird nämlich mit anderen Worten zunächst ein Lastmuster aufgeprägt, das sicher stellt, daß die im Dauerschwingversuch aufgeprägte Probenbelastung der praktisch vorkommenden so nahe wie möglich kommt. Diese Aufprägung des praxisnahen Lastmusters wird lediglich unter­ brochen, um währenddessen Sensorwerte zu erfassen, die anzei­ gen, wie die Probe durch die praxisnahe Last verändert wurde. Dazu wird ein zweites Lastmuster, das eine einfache Auswer­ tung erlaubt, aufgeprägt. Die Sensorwerte können zwar durch­ gehend aufgenommen werden, aber da nur jene zur Charakteri­ sierung der Wechsellast herangezogen werden müssen, die wäh­ rend des zweiten Lastmusters erfaßt werden, ist die rechneri­ sche Verarbeitung und sonstige Datenauswertung dennoch sehr einfach.

Das erste Lastmuster kann aus einer Vielzahl von identischen Blöcken zusammengesetzt werden, die insbesondere einem nor­ mierten Laststandard entsprechen, was eine besonders praxis­ nahe Belastung verspricht, während das zweite Lastmuster ei­ nen zumindest im wesentlichen sinusfömigen oder dreieckför­ migen Verlauf besitzt, um eine besonders einfache Auswertung der Sensorsignale zu ermöglichen. Durch die Heranziehung der standardisierten Lastmuster wird insbesondere die direkte und umittelbare Vergleichbarkeit der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung automatisch mitbestimmten maximalen Lastspielzahl bei gegebener Maximallast mit bei herkömmli­ chen Messungen bestimmten erreicht.

Das erste Lastmuster kann jeweils für einen längeren Zeit­ raum aufgeprägt werden als das zweite. Dies ist vorteilhaft, um trotz Dokumentation und Charakterisierung der allmählich fortschreitenden Probenzerstörung die Gesamtmeßzeit nicht signifikant zu erhöhen. Es versteht sich hierbei auch, daß die beiden unterschiedlichen Lastmuster nicht mit einer strengen Periodizität alternieren müssen, sondern daß z. B. zu Beginn des Dauerschwingversuchs und gegen Ende der Pro­ benlebensdauer häufigere Messungen durchgeführt werden kön­ nen. Die Zeit bis zur nächsten Aufprägung des zweiten Lastmusters kann demnach konstant sein oder gesteuert wer­ den, und zwar auch in Abhängigkeit von der beobachteten Ver­ änderung des bestimmten Parameters; geringe Veränderungen des Parameters im Vergleich zu einer vorausgegangen Bestim­ mung können hierbei z. B. längere Phasen für das erste Lastmuster erlauben. Der Wechsel zwischen erstem und zweitem Lastmuster kann zwar auch zeitgesteuert erfolgen, wird aber typisch einfach durch das Erreichen einer bestimmten Wieder­ holungszahl abhängen.

Bevorzugt werden während des ersten Lastmusters höhere Last­ spitzen aufgeprägt werden als während des zweiten Lastmu­ sters, und zwar derart, daß nur während des ersten Lastmu­ sters Lastspitzen oberhalb der Dauerfestigkeitswerte aufge­ prägt werden. Dies ist vorteilhaft, weil so verhindert wird, daß durch die Bestimmung der Sensorwerte selbst eine Schädi­ gung eintritt. Es wird mit anderen Worten erreicht, daß die gesamte beobachtet fortschreitende Probenzerstörung durch das erste Lastmuster bewirkt wird.

Üblicherweise werden die Proben auf einem Prüfstand unter­ sucht, in welchem die Lastmuster hydraulisch auf die Proben aufgeprägt werden, indem die Proben hydraulisch gedehnt und/oder gestaucht werden. Diese Prüfstände weisen dabei allgemein Regelungen auf, die für eine enge Einhaltung der Lastmuster z. B. mit PID-Regelschleifen arbeiten. Die ersten und zweiten Lastmuster werden sich dabei allgemein so stark unterscheiden, daß jeweils unterschiedliche Regelparamter erforderlich sind. Wenn diese Regelparamter programmierbar sind, ist es vorteilhaft, zwischen den Lastmusterwechseln, insbesondere beim Wechsel vom ersten zum zweiten Lastmuster, die Regelung umzuprogrammieren. Es ist dabei von Vorteil, erst die Aufprägung des einen Lastmusters zu beenden, dann die Umprogrammierung vorzunehmen und erst danach das andere Lastmuster aufzuprägen, um so zu verhindern, daß die tat­ sächlich aufgeprägten Lastspitzen bei Messung und/oder Nach­ fahren einer Praxislast aufgrund von Regelungsüberschwingern über den gewünschten Vorgabewerten liegen. Es ist demnach auch möglich, bei Lastmusterwechseln eine kurze Belastungs­ pause zur Regelungsumpogrammierung verstreichen zu lassen. Schutz wird im übrigen auch beansprucht für zur Ausführung des Verfahrens besonders hergerichtete und vorbereitete Prüfstände.

Die Erfindung wird im folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Bestimmung des Wechsel­ lastverhaltens einer Werkstoffprobe gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Beanspru­ chungsfolge gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren gemessenen Temperaturverlauf einer Werkstoff­ probe;

Fig. 4 ein Beispiel für ein mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmtes Wechsel­ lastverhalten.

Nach Fig. 1 umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrich­ tung 1 zur Bestimmung des Wechsellastverhaltens einer Werk­ stoffprobe 2 eine Hydraulikanordnung 3, eine Steuerung 4 und Sensoren 5a, b, c auf.

Die Hydraulikanordnung 3 weist Spannbacken 6a, 6b auf, welche wie durch Temperierleitungen 7 angedeutet temperierbar, ins­ besondere kühlbar sind und in welche die Werkstoffprobe 2 eingespannt ist. Die Hydraulikanordnung weist einen Sollwer­ teingang 8 für einen augenblicklichen Sollwert einer auf die Werkstoffprobe 2 aufzuprägenden, stauchenden oder dehnenden Last auf. Der Sollwerteingang 8 ist mit einem Auslenkungsoll­ wertausgang der Steuerung 4 verbunden. Die Hydraulikanordnung weist weiter eine Istwert-Erfassung zur Erfassung der augen­ blicklichen, auf die Werkstoffprobe 2 aufgeprägten stauchen­ den oder dehnenden Last auf, sowie eine Proportional- Integral-Differential-Regelung zur Einregelung einer evtl. borhandenen Abweichung zwischen Ist- und Sollwert auf Null. Die Proportional-Integral-Differential-Regelung ist so gebil­ det, daß die das Regelverhalten bestimmenden Proportional- Integral- und Differentialparameter von der Steuerung 4 pro­ grammiert werden können.

Die Sensoren 5 umfassen einen Dehnungsmesser 5a, eine Wider­ standsmessanordnung 5b und eine Temperaturmeßanordnung 5c.

Die Widerstandsmessanordnung 5b ist aus einem Spannungsmesser 9, der mit zwei Spannungsmesspunkten 9a, 9b verbunden ist, und einer Konstantstromquelle 10 aufgebaut, die mit den äu­ ßeren Enden der Werkstoffprobe verbundenen ist.

Die Temperaturmeßanordnung umfaßt zwei nahe der Spannbacken 6 angeordnete Temperatursensoren 12a, 12b sowie einen in der verjüngten und somit besonders stark belasteten Mitte 2a der Werkstoffprobe angeordneten Temperatursensor 12c. Die drei Temperatursensoren 12 sind einander baulich identisch und sind mit einer Signalkonditionierung 13 verbunden, in welcher der Mittelwert der Signale aus den beiden Temperatursensoren 12a, 12b vom Signal aus dem Temperatursensor 12c subtrahiert wird.

Die Ausgangssignale der Signalkonditionierung 13, des Span­ nungsmessers 9 und/oder des Dehnungsmessers 5a werden an re­ spektive Sensoreingänge 14 der Steuerung 4 gelegt, wo sie di­ gitalisiert und weiterverarbeitet werden.

Die Steuerung 4 umfaßt neben den Sensoreingängen 14 für die Eingabe der Sensorwerte der das Wechsellastverhalten charak­ terisierenden Probenparameter weiter einen Speicher 41 für den auf die Werkstoffprobe 2 mittels der Hydraulikanordnung 4 aufzuprägende Wechsellastverlauf, einen mit dem Sollwertein­ gang 8 der Hydraulikanordnung 4 verbundenen Auslenkungsoll­ wertausgang 42, einen Speicher 43 für PID-Regelparameter der PID-Regelung der Hydraulikanordnung 3 sowie einen Ausgang für diese Regelparameter, der mit einem entsprechenden Program­ miereingang der Regelung verbunden ist.

Der Speicher 41 ist nun in erste und zweite Speicherbereiche 41a und 41b unterteilt, in welchen voneinander unabhängige Lastmuster abgelegt sind. Der Speicherbereich 41a ist dabei so groß, daß er für ein erstes Lastmuster ausreicht, welches für einen in der Praxis beobachtbaren Lastverlauf repräsenta­ tiv ist. Der Speicherbereich 41b ist für die Aufnahme eines zweiten Lastmusters vorgesehen, das einen Lastverlauf ent­ sprechend einer Dreieckslastkurve repräsentiert.

Weiter ist der Speicher 43 in einen ersten Speicherbereich 43a und einen zweiten Speicherbereich 43b unterteilt, in wel­ chen die Regelparameter abgelegt sind, die von der PID- Regelung während des ersten bzw. zweiten Lastmusters verwen­ det werden sollen.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird betrieben wie folgt:
Zunächst wird ein für eine Praxislast repräsentatives, erstes Lastmuster im Speicherbereich 41a der Steuerung 4 und ein zweites Lastmuster im Speicherbereich 41b abgelegt, wobei das zweite Lastmuster für eine Dreickslast mit einer Frequenz von z. B. einigen Hertz repräsentativ ist. Dann werden die PID- Regelparameter, die jeweils für eine optimale Einregelung der Hydraulik auf die ersten und zweiten Lastmuster geeignet sind, in den Speicherbereichen 43a bzw. 43b abgelegt.

Anschließend wird festgelegt, wie oft das erste Lastmuster wiederholt wird, bevor das zweite Lastmuster auf die Werk­ stoffprobe 2 aufgeprägt wird, und die Lastspitzen von erstem und zweitem Lastmuster werden gewählt, und zwar so, daß die beim zweiten Lastmuster auftretenden Lastspitzen unterhalb der Dauerfestigkeit liegen.

Es wird dann die Werkstoffprobe 2 in die Spannbacken 6 der temperierten Hydraulikanordnung 3 eingespannt und an die Sen­ soren 5 angeschlossen.

Dann werden die zum ersten Lastmuster gehörenden PID- Regelparameter aus dem Speicherbereich 43a ausgelesen und an die PID-Regelung übertragen und nach derart erfolgter Pro­ grammierung das erste Lastmuster aus dem Speicherbereich 41a ausgelesen und für die vorgesehene Anzahl von Blockwiederho­ lungen auf die Werkstoffprobe 2 aufgeprägt. Die während die­ ser Zeit des Dauerschwingversuchs an die Steuerung 4 gespei­ sten Sensormeßwerte können zu Kontroll- und/oder Dokumenta­ tionszwecken aufgezeichnet werden, müssen jedoch nicht ausge­ wertet werden.

Es wird nun die vorgesehene Anzahl von Blockwiederholungen des ersten Lastmusters erreicht. Die Aufprägung des ersten Lastmusters wird daraufhin beendet. Dann werden die zum zwei­ ten Lastmuster gehörenden PID-Regelparameter aus dem Spei­ cherbereich 43b ausgelesen und an die PID-Regelung übertra­ gen. Nach der dadurch verursachten kurzen Pause der Lastmu­ steraufprägung wird das zweite Lastmuster aus dem Speicherbe­ reich 41b ausgelesen und für die vorgesehene Anzahl von Blockwiederholungen auf die Probe aufgeprägt. Die Probe durchläuft nun eine Hystereseschleife mit einer unterhalb der Dauerschwingfestigkeit liegenden Spitzenlast. Die während des Durchlaufens der Hystereseschleife erfaßten Sensorwerte wer­ den ausgewertet und daraus der augenblickliche Werkstoffpro­ benzustand bestimmt.

Sobald die vorgesehene Anzahl von Blockwiederholungen des zweiten Lastmusters beendet ist und damit die Erfassung und gegebenenfalls Echtzeit-Auswertung der Sensorwerte erfolgt ist, wird die PID-Regelung erneut auf die Parameter aus Spei­ cherbereich 43a umprogrammiert und das erste Lastmuster auf die Werkstoffprobe aufgeprägt.

Dieser Wechsel setzt sich solange fort, bis eine vorgegebene Versuchsdauer erreicht oder die Werkstoffprobe 2 zerstört ist.

Damit wird die auf die Werkstoffprobe 2 aufgeprägte Wechsel­ last den allgemeinen Verlauf annehmen, der in Fig. 2 gezeigt ist. Aufgetragen ist hier die Probendehnung/-stauchung über der Zeit. Hier sind deutlich die kurzen einstufigen Meßzy­ klen, während denen das zweite Lastmuster aufgeprägt wird, und die davon unterschiedenen, typisch deutlich längeren Be­ triebslastzyklen des ersten, daher auch verkürzt abgebildeten Lastmusters zu erkennen.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren an eine Probe beob­ achtete Temperaturverlauf ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist einerseits der Bereich I erkennbar, in welchem das erste Lastmuster auf die Probe aufgeprägt wird, weiter der Bereich II, in welchem die PID-Regelung beim Wechsel vom ersten auf das zweite Lastmuster umprogrammiert wird, wobei während der Umprogrammierung keine Lastaufprägung erfolgt, was aufgrund der verringerten Probenerwärmung einen sofortigen Tempera­ turabfall zur Folge tat, und schließlich der Bereich II, in welchem der einstufige Meßzyklus durchfahren wird und in wel­ chem eine für das Wechsellastverhalten repräsentative Diffe­ renztemperatur bestimmt wird.

Wenn die zu unterschiedlichen Zeiten bestimmten Differenztem­ peraturen von Fig. 3 graphisch für verschieden Lastspitzen aufgetragen werden, ergibt sich ein Verlauf wie in Fig. 4.

Hier ist deutlich zu erkennen, daß die Differenztemperatur zunächst allmählich und dann kurz vor Probenzerstörung stark ansteigt. Wichtig ist hierbei, daß diese Kurve die Probenzer­ störung anzeigt, die bei einer praxisnahen Belastung zu er­ warten ist, obwohl die eigentlichen Meßpunkte auf einfache Weise und ohne eigene Verursachung von Probenschädigung be­ stimmt wurden.

Abweichend von vorstehender Darstellung kann die Erfindung auch mit anderen Arten der Wechselbelastung außer der Stauch- und/oder Dehnbelastung ausgeführt werden, z. B. unter Aufprä­ gung einer variierenden Torsionsbelastung.

Abweichend von vorstehender Darstellung wird es in der Regel üblich sein, lediglich einen einzigen Parameter zur Charakte­ risierung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe her­ anzuziehen, also entweder die Probentemperatur, den Wider­ stand oder die Dehnung.

Es sei erwähnt, daß die Steuerung 4 insbesondere mit Mikro­ prozessoren, Prozeßrechnern und dergl. aufgebaut werden kann.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe mit einer Steuerung zur Aufprägung einer vorgegebenen Wechsellast auf die Probe und wenigstens ei­ nem Sensor zur Erfassung wenigstens eines, das Wechsel­ lastverhalten charakterisierenden Probenparameters, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerung dazu ausgebildet ist, alternierend ein erstes, für erwartete Praxislasten repräsentatives und ein zweites, hiervon verschiedenes Lastmuster mit einem zumindest im Wesentlichen sinusförmi­ gen oder dreieckförmigen Verlauf auf die Probe aufzuprägen und den wenigstens einen charakteristischen Probenparameter aus den während der Aufprägung des zweiten Lastmusters auf die Probe erfaßten Sensordaten zu bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, worin als Sensor wenigstens einer aus Temperatursensor, Dehnungsmesser und Wider­ standmessanordnung vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Hydraulikanordnung zur Aufprägung der Lastmuster auf die Probe sowie eine programmierbare Hydraulik-Regelung vorgesehen ist, wobei die Regelung und/oder die Steuerung dazu ausgebildet ist, zumindest bei einem Teil der Lastmu­ sterwechsel eine Umprogrammierung der Regelparameter vor­ zunehmen.

4. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung dazu ausgebildet ist, nach der Umprogrammierung der Regelparameter erst einen vorge­ benen Zeitraum verstreichen zu lassen, bevor Sensordaten für die Erfassung des wenigstens einen charakteristischen Probenparameters bestimmt werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Speicher vorgesehen ist, in welchem Daten für die Erzeugung zumindest des ersten Lastmusters abgelegt sind.

6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Steuerung einen Zähler aufweist und dazu ausgebildet ist, die im Speicher für die Erzeugung zumindest des er­ sten Lastmusters abgelegten Daten vor dem Wechsel zum zweiten Lastmuster so oft auf die Probe aufzuprägen, bis eine vorgegebene Wiederholungszahl im Zähler aufgelaufen ist.

7. Verfahren zur Bestimmung des Wechsellastverhaltens einer Werkstoffprobe, worin eine vorgegebene Wechsellast auf die Probe aufgeprägt und mit wenigstens einem Sensor wenig­ stens ein, das Wechsellastverhalten charakterisierender Probenparameter erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß alternierend ein erstes, für erwartete Praxislasten reprä­ sentatives Lastmuster und ein zweites, hiervon verschiede­ nes Lastmuster mit einem zumindest im Wesentlichen sinus­ förmigen oder dreieckförmigen Verlauf auf die Probe aufge­ prägt werden, und der das Wechsellastverhalten charakteri­ sierende Probenparameter aus den während des zweiten Lastmusters erfaßten Sensordaten bestimmt werden.

8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, worin das er­ ste Lastmuster aus einer Vielzahl von identischen Blöcken zusammengesetzt wird.

9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, worin die Blöcke des ersten Lastmusters einem Laststandard entspre­ chen.

10. Verfahren nach einem der vorgehenden Verfahrensansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lastmusters je­ weils für einen längeren Zeitraum aufgeprägt wird als das zweite.

11. Verfahren nach einem der vorgehenden Verfahrensansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Lastmusters höhere Lastspitzen aufgeprägt werden als wäh­ rend des zweiten Lastmusters.

12. Verfahren nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während des ersten Lastmusters Lastspit­ zen oberhalb der Dauerfestigkeitswerte aufgeprägt werden.

13. Verfahren nach dem vorgehenden Verfahrensanspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß nur während des ersten Lastmu­ sters Lastspitzen oberhalb der Dauerfestigkeitswerte auf­ geprägt werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeprägten auf die vorgegebenen Lastmuster eingeregelt werden, insbeson­ dere mit einer Proportional-Integral-Differential-(PID)- Regelung, wobei zwischen oder während zumindest eines Teil der Lastmusterwechsel die Regelparameter des Regelkreises verändert werden.

15. Verfahren nach dem vorgehenden Verfahrensanspruch, wor­ in zwischen der Aufprägung des ersten und des zweiten Lastmusters die Regelparameter verändert werden.