DE202009013264U1

DE202009013264U1 - Zugbelastungsprobe

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Publication number: DE202009013264U1
Application number: DE200920013264
Authority: DE
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2019-10-03

Abstract

Zugbelastungsprobe (10a–10g) zur Belastung mit einer Zugkraft in einer Längsrichtung (z) der Zugbelastungsprobe,
wobei die Zugbelastungsprobe wenigstens einen ersten Querriss (12a) und einen zweiten Querriss (12b) aufweist,
wobei der erste Querriss (12a) und der zweite Querriss (12b) in der Längsrichtung (z) beabstandet zueinander angeordnet sind,
wobei eine zur Längsrichtung (z) orthogonale erste Querschnittsfläche (18a) der Zugbelastungsprobe beim ersten Querriss (12a) kleiner ist als eine zur Längsrichtung (z) orthogonale zweite Querschnittsfläche (18b) der Zugbelastungsprobe beim zweiten Querriss (12b).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zugbelastungsprobe.
Hintergrund der Erfindung
Das Untersuchen der Initiierung und Fortpflanzung von (Ermüdungs-)Rissen, sowie das Testen von Mittelspannungs- oder Mittelriss-Zugbelastungsproben unter einer Last mit konstanter Amplitude, variabler Amplitude und/oder einem Spektrum, kann sehr zeitaufwändig sein, insbesondere, wenn verschiedene Proben getestet werden oder eine Mehrzahl von Lastniveaus getestet werden sollen. Die Reproduzierbarkeit von Tests an Ermüdungsrissen bei bestimmten aufgewendeten Belastungsniveaus und/oder Spektren kann bei der Verwendung von mehreren Zugbelastungsproben darüber hinaus eine Streuung durch die spezifischen Rahmenbedingungen des Experiments aufweisen. Diese Rahmenbedingungen können beispielsweise das Material oder den Herstellungsprozess der Belastungsproben, die mechanische Installation der Belastungsproben, und auch die durchführende Person bzw. die Umgebung des Experiments betreffen.
Normen für Ermüdungsrissversuche und Zugbelastungsproben sind aus ASTM E-647-00 „Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates", ASTM International und „The stress analysis of crack handbook", 3rd edition, The American Society for Mechanical Engineers, 2000, von H. Tada, bekannt.
Die Zugbelastungsproben und theoretischen Lösungen, die aus der genannten Literatur bekannt sind, können Risse als auch Löcher mit bestimmten Spannungs konzentrationsfaktor für Rissinitiierung aufweisen. Die genannten Proben weisen in dem Teil unter mechanischer Beobachtung alle eine rechteckige Form auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Untersuchung von Ermüdungsrissen zu beschleunigen und dabei die Reproduzierbarkeit der Tests zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Zugbelastungsprobe zur Belastung mit einer Zugkraft in einer Längsrichtung der Zugbelastungsprobe.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zugbelastungsprobe wenigstens einen ersten Querriss und einen zweiten Querriss auf, wobei der erste Querriss und der zweite Querriss in der Längsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei eine zur Längsrichtung orthogonale erste Querschnittsfläche der Zugbelastungsprobe beim ersten Querriss kleiner ist als einer zur Längsrichtung orthogonale zweite Querschnittsfläche der Zugbelastungsprobe beim zweiten Querriss.
Für die Initiierung des Risses ist auch die Verwendung eines gebohrten Loches und damit entweder 1) Variation der Spannungskonzentrationsfaktoren Kt und somit die Zugehörigkeit mehrere Wöhlerkurven oder 2) gleicher Kt bei unterschiedlichem Lochdurchmesser und somit mehrere Datenpunkte einer gleichen Wöhlerkurve angehören können, möglich.
Mit einer Zugbelastungsprobe, die in Längsrichtung mehrere Querrisse und einen sich in Längsrichtung ändernden Querschnitt aufweist, können gleichzeitig mehrere Zugbelastungstests an den Querrissen mit unterschiedlichen Belastungsniveaus durchgeführt werden.
Zum Durchführen des Zugbelastungstests kann die Zugbelastungsprobe an ihren Enden, an denen Klemmbereiche vorhanden sein können, in eine Vorrichtung eingespannt werden, die beispielsweise, mittels einer Hydraulik oder eines Spindelantriebs eine definierte Zugkraft auf die Zugbelastungsprobe in Längsrichtung bewirken kann. Beispielsweise könnte die Vorrichtung durch einen Computer angesteuert werden, der die Zugbelastungsprobe über eine vordefinierte Zeit mit einer bestimmten konstanten Zuglast, mehreren verschiedenen Zugkräften oder einem Spektrum von Zugkräften belastet. Das Verhalten des Materials der Probe in der Nähe der Querrisse kann dann bereits während der Zugbelastung in Bezug auf sein dynamisches Verhalten bzw. nach dem Ende des Zugbelastungstests untersucht werden.
Mit der vorgeschlagenen Mittelspannungs-/Mittelriss-Zugbelastungsprobe können in Beziehung stehende Lasttests mit dem gleichem Spektrum bei unterschiedlichen Lastniveaus durchgeführt werden.
Ein Querriss bzw. Riss der Zugbelastungsprobe kann jede Art von Vertiefung und Aussparung in der Zugbelastungsprobe sein, die sich beispielsweise von einer Seitenfläche der Zugbelastungsprobe zur gegenüberliegenden Seitenfläche erstrecken kann. Ein derartiger Riss kann beim Herstellungsprozess der Zugbelastungsprobe in die Zugbelastungsprobe beispielsweise eingebohrt oder eingesägt werden. Die Längsrichtung der Zugbelastungsprobe kann die Richtung sein, in der die Zugbelastungsprobe mit einer Zugkraft belastet wird, wenn die Zugbelastungsprobe in der Vorrichtung zum Erzeugen einer Zugkraft eingespannt ist. Damit kann die Längsrichtung von einem Klemmabschnitt zu einem anderen Klemmabschnitt der Zugbelastungsprobe verlaufen. Die Querrisse verlaufen dabei im Wesentlichen in Richtungen, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung sind.
Eine Mehrzahl von Querrissen, die parallel sein können, kann die Testzeit und die Anzahl der Zugbelastungsproben reduzieren und kann es ermöglichen, eine Voruntersuchung von Ermüdungsrissen während eines Bruchteils der gesamten Testzeit durchzuführen.
Die Querrisse können im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung angeordnet sein. Würde man beispielsweise die Zugbelastungsprobe entlang der Ebene des ersten Querrisses durchschneiden bzw. die Zugbelastungsprobe orthogonal zur Längsrichtung derart durchschneiden, dass der Schnitt durch den ersten Querriss verläuft, so würde eine Schnittfläche entstehen, die der ersten Querschnittsfläche beim ersten Querriss entspricht. Das heißt, die erste Querschnittsfläche ist die Schnittfläche der Probe ohne die Fläche, die durch den Riss bereitgestellt ist. In analoger Weise kann die zweite Querschnittsfläche definiert werden.
Dadurch, dass die erste Querschnittsfläche sich von der zweiten Querschnittsfläche unterscheidet, ist die Zugbelastung der Probe pro Fläche bei diesen beiden Querschnittsflächen unterschiedlich, wenn die Probe einer Zugbelastung ausgesetzt ist. Somit können unterschiedliche Lastbedingungen bei dem ersten Querriss und dem zweiten Querriss während desselben Tests untersucht werden.
Die Zugblastungsprobe kann eine Probengeometrie aufweisen, die eine Mehrzahl von Belastungsniveaus bei spezifischen Orten, z. B. bei den Querrissen, erleichtert und mehr als einen parallelen Riss mit den gleichen Bedingungen in einer einzigen Testprobe vereinigt.
Die Zugbelastungsprobe kann parallele horizontale, das heißt im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung angeordnete Risse umfassen, die bei der vertikalen Mittellinie, das heißt die parallel zur Längsrichtung verlaufenden Mittellinie der Zugbelastungsprobe, angeordnet sein können. Die Querrisse können bei lokalen Breiten und/oder Dicken der Zugbelastungsprobe angeordnet sein, die eine maßgeschneiderte bzw. vordefinierte spezifische Bruttolast bei einer bestimmten Zugbelastung der Zugbelastungsprobe aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich der erste und der zweite Querriss in einer Breitenrichtung der Zugbelastungsprobe. Die Breitenrichtung der Zugbelastungsprobe kann dabei eine Richtung sein, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung verläuft. Der erste und der zweite Querriss können damit Vertiefungen sein, die sich im Wesentlichen in der Breitenrichtung erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchdringen der erste und der zweite Querriss die Zugbelastungsprobe in einer Dickenrichtung der Zugbelastungsprobe. Die Dickenrichtung der Zugbelastungsprobe kann dabei eine Richtung sein, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung und im Wesentlichen orthogonal zur Breitenrichtung verläuft. Mit anderen Worten können die Querrisse der Zugbelastungsprobe Vertiefungen bzw. Aussparungen in der Zugbelastungsprobe sein, die die Probe in Dickenrichtung aber nicht in der Breitenrichtung durchdringen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Querrisse parallel angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Querrisse translationssymmetrisch zueinander bezüglich einer Translation in Längsrichtung sein. Somit können die Querrisse alle dieselbe Form bzw. dasselbe Profil aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen der erste und der zweite Querriss ein linsenförmiges Profil auf. Ein linsenförmiges Profil kann dabei ein Profil sein, das aus zwei Kurven gebildet ist, die im Wesentlichen zwei Bögen oder Kreisbögen entsprechen können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen der erste und der zweite Querriss das gleiche Profil auf.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen der erste und der zweite Querriss ein Profil auf, das in einer Breitenrichtung und/oder in der Längsrichtung symmetrisch ist. Das Profil der Querrisse kann spiegelsymmetrisch zu sich selbst bezüglich einer Achse sein, wobei diese Achse beispielsweise parallel zur Längsrichtung oder zur Breitenrichtung verlaufen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zugbelastungsprobe wenigstens drei Querrisse auf.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich eine Querschnittsfläche bei einem der wenigstens drei Querrisse von einer Querschnittsfläche bei einem anderen der wenigstens drei Querrisse.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich die Zugbelastungsprobe in einem Bereich in Längsrichtung. Der Bereich in Längsrichtung muss sich dabei nicht über die vollständige Länge der Zugbelastungsprobe in Längsrichtung erstrecken. Es ist möglich, dass sich die Zugbelastungsprobe lediglich in einem bestimmten Bereich verjüngt. Es kann auch möglich sein, dass lediglich die Breite der Zugbelastungsprobe, das heißt die Erstreckung der Zugbelastungsprobe in Breitenrichtung und/oder die Dicke der Zugbelastungsprobe, das heißt die Erstreckung der Zugbelastungsprobe in Dickenrichtung geringer wird. Die Zugbelastungsprobe kann in der Dickenrichtung im Bereich des ersten und des zweiten Querrisses die gleiche Dicke aufweisen. Genauso ist es möglich, dass die Zugbelastungsprobe in Breitenrichtung im Bereich des ersten und zweiten Querrisses die gleiche Breite aufweist.
Erstrecken sich die Querrisse durch die Zugbelastungsprobe hindurch, ist es möglich, dass die Querrisse alle gleich tief sind. Das kann heißen, dass die Längen der Querrisse in Dickenrichtung gleich sind. Weist die Zugbelastungsprobe jedoch eine unterschiedliche Dicke im Bereich der Querrisse auf, kann es auch sein, dass die Querrisse eine unterschiedliche Tiefe aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verjüngung einer Breite oder einer Dicke der Zugbelastungsprobe linear mit der Längsrichtung zunehmen oder abnehmen. Somit kann die Zugbelastungsprobe trapezoid geformt sein, was eine Erhöhung bzw. Verminderung einer Querschnittsbruttolast (beispielsweise in der Richtung von breit zu schmal oder von dick zu dünn) unterstützt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verjüngung einer Breite oder einer Dicke der Zugbelastungsprobe in der Form einer Hyperbel in Längsrichtung zunehmen oder abnehmen. Beispielsweise kann die Zugbelastungsprobe hyperbolisch geformte Seitenflächen aufweisen, um einen großen Bereich von Belastungswerten über die Länge der Zugbelastungsprobe bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Verjüngung einer Breite oder einer Dicke der Zugbelastungsprobe stufenweise in Längsrichtung zunehmen oder abnehmen. Eine in Breitenrichtung weisenden Kantenflächen bzw. eine Seitenflächen der Zugbelastungsprobe kann stufenartig oder gewellt geformt sein. Auf diese Weise kann ein derartiger Lastfluss erreicht werden, der in Bezug auf die linke/rechte, obere/untere Rissflanke eines Querrisses symmetrisch ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Zugbelastungsprobe zu einer Mittelebene spiegelsymmetrisch sein. Die Mittelebene kann dabei im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung verlaufen. Eine spiegelsymmetrische Zugbelastungsprobe kann beispielsweise eine X-förmige oder hyperbolisch geformte Probe sein. Dabei kann die Zugbelastungsprobe beispielsweise breite Klemmbereiche und einen schmalen Mittelbereich aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Zugbelastungsprobe zu einer zur Längsrichtung orthogonalen Ebene spiegelsymmetrisch sein. Bei einer derartigen Zugbelastungsprobe kann es möglichen sein, dass zwei symmetrisch zueinander angeordnete Querrisse gleichzeitig für ein bestimmtes Lastniveau untersucht werden können. Die beiden Querrisse können die gleichen Testbedingungen aufweisen. Auf diese Weise kann die Reproduzierbarkeit der Tests erhöht werden und die Streuung der Testergebnisse reduziert werden.
Durch eine spiegelsymmetrische Zugbelastungsprobe kann die Reproduzierbarkeit von Lastbedingungen bei parallelen Rissen und die Reduktion der Streuung ermöglicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Querschnittsfläche und die zweite Querschnittsfläche im Wesentlichen rechteckig. Insgesamt kann es sein, dass die gesamte Zugbelastungsprobe bezüglich Schnittflächen, die im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung verlaufen, rechteckig ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zugbelastungsprobe an ihren Längsenden in Längsrichtung Klemmbereiche auf. Die Klemmbereiche an den Enden der Zugbelastungsprobe können symmetrisch geformt sein, können aber auch, falls die Zugbelastungsprobe bezüglich einer Ebene zur Längsrichtung nicht spiegelsymmetrisch ist, unterschiedlich groß sein. Beispielsweise kann sich der eine Klemmbereich weiter in Breitenrichtung erstrecken als der andere Klemmbereich.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer Zugbelastungsprobe, so wie sie im Vorhergehenden und im Nachfolgenden beschrieben ist, zum Zugbelastungstest eines Materials für ein Luftfahrzeugbauteil. Ein derartiges Bauteil kann zum Beispiel ein Spant, ein Stringer oder ein Hautblech eines Luftfahrzeugs sein.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zugbelastungsprobe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zugbelastungsprobe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zugbelastungsprobe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt einen Ausschnitt der Zugbelastungsprobe aus der 3.
5, 6 und 7 zeigen Aufsichten auf Zugbelastungsproben gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, die spiegelsymmetrisch bezüglich der Längsrichtung sind.
8 und 9 zeigen perspektivische Ansichten von Zugbelastungsproben gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung, die eine abnehmende Dicke aufweisen.
Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
10 zeigt einen Ausschnitt der Probe der 3.
11 zeigt eine Zugbelastungsprobe (Rissinitiierungsprobe) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Detailierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die 1 zeigt eine Zugbelastungsprobe 10a, die sich in einer Breitenrichtung x, einer Dickenrichtung y und einer Längsrichtung z erstreckt. Die Zugbelastungsprobe 10a ist bezüglich einer Mittelebene M spiegelsymmetrisch und bezüglich der Längsrichtung z asymmetrisch geformt. In Längsrichtung z beabstandet, entlang der Mittelebene M und symmetrisch zu dieser weist die Zugbelastungsprobe 10a einen ersten Querriss 12a, einen zweiten Querriss 12b und einen dritten Querriss 12c auf, die voneinander identischen Abstand haben.
An ihrem oberen Ende weist die Zugbelastungsprobe 10a ein erstes Längsende 14a auf, und an ihrem unteren Ende ein zweites Längsende 14b auf, das breiter als das erste Längsende 14a ist.
Die Zugbelastungsprobe 10a hat eine Länge l, wobei sie in einem Abschnitt, der kürzer als die Länge l ist, wie ein Trapez geformt ist. Dazu nehmen die beiden in Breitenrichtung weisenden Seitenflächen 16a, 16b der Zugbelastungsprobe 10a linear in Längsrichtung z den Betrag r_T ab. Die beiden Seitenflächen 16a, 16b weisen damit einen Winkel θ gegenüber der Längsrichtung z auf.
Die Zugbelastungsprobe hat an ihrem ersten Ende 14a eine erste Breite b_a und an ihrem zweiten Ende 14b eine Breite b_b und eine gleichförmige Dicke t_a. Die Breite Breite b_a ist kleiner als die Breite b_b.
Die Breite B, mit b_a und b_b, sind abhängig von der gewünschten Spannung und können in einem typischen Bereich von 100 bis 200 mm liegen, wobei ein größeren Bereich über 500 mm auch möglich ist. Eine Probenbreite unter 100 mm ist durchaus als Rissinitiierungsversuch zu betrachten. In diesem Fall können anstatt Risse klar definierte Löcher gebohrt sein, wobei hierbei der gewünschten Spannungskonzentrationsfaktor Kt berücksichtigt ist. Die Länge L kann beispielsweise im Verhältnis zur (Durchschnitts-)Probenbreite B und die Loch- bzw. Rissanzahl stehen. Für B könnte der Wert zwischen b_a und b_b variieren; ein konstanter Wert B = 0,75 × b_b, oder B als Funktion von lokales b. Im Falle einer beispielsweisen Rissfortschrittsprobe mit b_a = 100 mm, b_b = 200 mm und 3 Risse wäre die Länge zwischen den Rissen 2 × B (B = b_a + 0,5(b_b – b_a)) plus 2 × ½B zwischen Einspannung und Riss (B = b_a, b_b) etwa 450 mm bemessen (ohne Einspannung). Eine Probe mit zwei Rissen, b_a = 300 mm, b_b = 400 mm weist beispielsweise eine Länge von circa 700 mm auf. Bei varierender Dicke beträgt das Verhältnis t_b zu t_a zum Beispiel zwei.
Es ist zu beachten, dass die verschiedenen Breiten-, Dicken- und Längenangaben auch für die Ausführungsformen der Zugbelastungsproben der folgenden Figuren gelten können.
In der 1 sind auch eine erste Querschnittsfläche 18a, eine zweite Querschnittsfläche 18b und eine dritte Querschnittsfläche 18c dargestellt. Wie aus der 1 zu erkennen ist, nimmt die Querschnittsfläche 18a, 18b, 18c der Zugbelastungsprobe 10a im trapezförmigen Bereich kontinuierlich zu, insbesondere unterscheiden sich die Querschnittsflächen 18a, 18b, 18c voneinander.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Zugbelastungsprobe 10b mit parabelförmig geformten Seitenflächen 16a und 16b. Die Breite der Zugbelastungsprobe 10b nimmt dabei nicht linear sondern parabelförmig von der Breite b_b zu der Breite b_a ab.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Zugbelastungsprobe 10c, mit stufenförmigen bzw. gewellten Seitenflächen 16a und 16b. Die Breite der Zugbelastungsprobe 10c nimmt dabei in gleichförmigen Schritten r_S ab. Im Bereich der Querrisse 12a, 12b, 12c verlaufen die Seitenflächen 16a und 16b parallel zueinander.
In der 4 ist ein Ausschnitt 20 der Zugbelastungsprobe 10c im Bereich des Querrisses 12b dargestellt. Rechts neben dem Querriss 12b sind Kraftlinien 22 dargestellt, die den Verlauf der Zugkraft durch die Zugbelastungsprobe 10c darstellen sollen. Wie aus der 4 zu erkennen ist, verlaufen die Kraftlinien 22 im Bereich des Querrisses 12b symmetrisch zu einem oberen Punkt 24a und einem unteren Punkt 24b, was durch die im Bereich des Querrisses 12b parallel verlaufenden Seitenflächen 16a und 16b begründet ist.
Die 5, 6 und 7 zeigen Zugbelastungsproben 10d, 10e, 10f, die nicht nur gegenüber der Mittelebene M, sondern auch in Längsrichtung z bezüglich einer Symmetrieebene S spiegelsymmetrisch zu sich selbst sind. Die Zugbelastungsproben 10d, 10e, 10f weisen an ihren Längsenden 14a, 14b symmetrische Bereiche 14a, 14b bzw. Klemmabschnitte 14a, 14b auf. Die Breite der Zugbelastungsproben 10d, 10e, 10f nimmt dabei von einer Breite b_b zu einer Breite b_a ab und danach wieder zu einer Breite b_b zu. In einem Bereich oberhalb der Symmetrieebene S weisen die Zugbelastungsproben 10d, 10e, 10f einen ersten Querriss 12a und einen zweiten Querriss 12b auf, in einem Bereich unterhalb der Symmetrieebene S einen zum ersten Querriss 12a weiteren Querriss 12a' und einen zum zweiten Querriss 12b symmetrischen weiteren Querriss 12b'.
Der Verlauf der Seitenflächen 16a, 16b der Zugbelastungsprobe 10d entspricht dabei in einem Bereich ober- und unterhalb der Ebene S dem Verlauf der in der 1 dargestellten Zugbelastungsprobe 10a. Die Seitenflächen 16a, 16b der Zugbelastungsprobe 10d nehmen abschnittsweise linear zu bzw. ab. Somit erhält die Zugbelastungsprobe 10d eine spindelförmige bzw. x-förmige Form.
Die Zugbelastungsprobe 10e entspricht der Zugbelastungsprobe 10b aus der 2, wobei bei der Zugbelastungsprobe 10e die Seitenflächen 16a, 16b hyperbelförmig verlaufen.
Die Zugbelastungsprobe 10f entspricht der Zugbelastungsprobe 10c, wobei die Seitenflächen 16a, 16b stufen- bzw. wellenförmig verlaufen.
Die 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Zugbelastungsprobe 10g, das sowohl in einer Breitenrichtung x als auch in Dickenrichtung y sich in Längsrichtung l verjüngt. Die Zugbelastungsprobe 10g nimmt dabei von der Breite b_b zu einer Breite b_a und von einer Dicke t_b zu einer Dicke t_a ab. Sind die Seitenflächen 16a, 16b so wie in der 8 dargestellt, ebene Flächen, so wie es den Zugbelastungsproben 10a und 10d entspricht, weist die Zugbelastungsprobe 10g einen Abschnitt auf, der wie ein Pyramidenstumpf geformt ist. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Zugbelastungsprobe 10g in der Breiten- und der Dickenrichtung sowohl parabel- oder hyperbelförmig bzw. stufenförmig ab- bzw. zunehmen kann.
Die 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Zugbelastungsprobe 10h, die sich lediglich in ihrer Dicke verjüngt. Die Seitenflächen 16a und 16b verlaufen bei der Zugbelastungsprobe 10h parallel.
Im Gegensatz zu den Zugbelastungsproben 10a bis 10f sind bei den Zugbelastungsproben 10g und 10h die Seitenflächen 26a, 26b, die sich in Dickenrichtung y gegenüberliegen, zueinander geneigt, d. h. verlaufen nicht parallel.
Es ist zu verstehen, dass die in der 9 dargestellten Seitenflächen 16a, 16b nicht eben sein müssen, sondern auch parabelförmig bzw. hyperbelförmig oder stufenförmig geformt sein können.
10 zeigt einen Ausschnitt der Probe der 3 mit Kraftlinien 22.
11 zeigt eine Zugbelastungsprobe (Rissinitiierungsprobe) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Probe weist einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt auf, deren Schmalseiten (Seitenflächen) parallel verlaufen. Weiterhin ist ein Mittelabschnitt vorgesehen, dessen Schmalseiten gebogen sind, so dass sie einen Übergang von den Schmalseiten des unteren Bereichs zu den Schmalseiten des oberen Bereichs darstellen. In der Mitte des ersten Bereichs und in der Mitte des zweiten Bereichs sind Querrisse bzw. Bohrungen angeordnet, um die Risse zu initiieren.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h: Zugbelastungsprobe
x: Breitenrichtung
y: Dickenrichtung
z: Längsrichtung
M: Mittelebene
12a: erster Querriss
12b: zweiter Querriss
12c: dritter Querriss
14a: erstes Längsende
14b: zweites Längsende
16a, 16b: Seitenflächen
18a: erste Querschnittsfläche
18b: zweite Querschnittsfläche
18c: dritte Querschnittsfläche
20: Ausschnitt aus Zugbelastungsprobe
22: Kraftlinien
24a, 24b: zum Querriss symmetrische Punkte
S: Symmetrieebene
26a, 26b: Seitenflächen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ASTM E-647-00 „Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates”, ASTM International und „The stress analysis of crack handbook”, 3rd edition, The American Society for Mechanical Engineers, 2000, von H. Tada [0003]

Claims

Zugbelastungsprobe (10a–10g) zur Belastung mit einer Zugkraft in einer Längsrichtung (z) der Zugbelastungsprobe, wobei die Zugbelastungsprobe wenigstens einen ersten Querriss (12a) und einen zweiten Querriss (12b) aufweist, wobei der erste Querriss (12a) und der zweite Querriss (12b) in der Längsrichtung (z) beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei eine zur Längsrichtung (z) orthogonale erste Querschnittsfläche (18a) der Zugbelastungsprobe beim ersten Querriss (12a) kleiner ist als eine zur Längsrichtung (z) orthogonale zweite Querschnittsfläche (18b) der Zugbelastungsprobe beim zweiten Querriss (12b).
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Querriss sich in einer Breitenrichtung (x) der Zugbelastungsprobe erstrecken, wobei der erste und der zweite Querriss die Zugbelastungsprobe in einer Dickenrichtung (y) der Zugbelastungsprobe durchdringen.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste und der zweite Querriss ein linsenförmiges Profil aufweisen.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Querriss das gleiche Profil aufweisen.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Querriss und der zweite Querriss ein Profil aufweisen, das in einer Breitenrichtung symmetrisch ist.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugbelastungsprobe wenigstens drei Querrisse (12a, 12b, 12c) aufweist, wobei sich eine Querschnittsfläche (18a, 18b, 18c) bei einem der Querrisse von einer Querschnittsfläche bei einem der anderen Querrisse unterscheidet.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Zugbelastungsprobe in einem Bereich in Längsrichtung (z) verjüngt.
Zugbelastungsprobe (10a, 10d, 10g, 10h) nach Anspruch 7, wobei die Verjüngung einer Breite oder einer Dicke der Zugbelastungsprobe linear in Längsrichtung zunimmt.
Zugbelastungsprobe (10b, 10e) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Verjüngung einer Breite oder einer Dicke der Zugbelastungsprobe in der Form einer Hyperbel in Längsrichtung zunimmt.
Zugbelastungsprobe (10c, 10f) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Verjüngung einer Breite oder einer Dicke der Zugbelastungsprobe stufenweise in Längsrichtung zunimmt.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugbelastungsprobe zu einer Mittelebene (M) spiegelsymmetrisch ist
Zugbelastungsprobe (10d–10f) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugbelastungsprobe zu einer zur Längsrichtung orthogonalen Ebene (S) spiegelsymmetrisch ist.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Querschnittsfläche (18a) und die zweite Querschnittsfläche (18b) rechteckig sind.
Zugbelastungsprobe (10a–10g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugbelastungsprobe an ihren Längsenden in Längsrichtung (z) Klemmbereiche (14a, 14b) aufweist.