DE2055616A1 - Tragfähigkeits-Prüfeinrichtung - Google Patents

Description

• Tragfdhigkeits-Prufeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Tragfdhigkeits-Prufeinrichtung fUr Leichtbauelemente beliebiger Bauweise, z. B. Sandwichplatten, mit kombinierter únabhongiger Lasteinleitung, insbesondere Druck-, Schub- und Normallasteinleitung.
• Eine Tragfdhigkeits-Prufeinrichtung dient dazu, Leichtbauelemente, wie Sandwichplatten, zu entwickeln und auf mehrfache Belastungen zu Uberprufen.
• Es sind Prufeinrichtungen bekannt, die verschiedene Belastungszustdnde simulieren. Ausgehend von den einfachen Zug- Druckprüfmaschinen, die zur Materialprüfung dienen, gibt es noch PrUfeinrichtungen, die die Scherfestigkeit eines Materials feststellen können. Dabei wird der Prufling z. B, als Probestab ausgebildet, in eine Zerreißmaschine eingesetzt und solange belastet, bis Bruch betritt, Die Höhe der Belastung bzw. Ldngendnderung des Pruflings gibt dann einen wertvollen Hinweis fUr die Festigkeit des Werkstoffes. Ähnlich geschieht die Prüfung eines Werkstoffes, der auf Scherung beansprucht wird. Auch sind Prufeinrichtungen bekannt, die eine Kombination von mehreren Belastungsvorgängen aufweisen, z. B. ist es möglich, einen Probestab gleichzeitig auf Zug und Drehung zu belasten. Prufmethoden solcher Art weisen, wie vorhin beschrieben, einen Probe stab auf, der eine einzige Einspannstelle je am Ende enthält, Das Einspannen geschieht mittels Klemmbacken oder ähnlich lösbaren Maschinenelementen.
• Schwieriger ist das Problem einer PrUfeinrichtung, wenn z. B. eine Platte auf Festigkeit gepruft werden soll. Da ergeben sich größere Einspannstellen und es ist nicht immer möglich, eine einzuleitende Kroft gleichmäßig auf den Prüfling angreifen zu lassen. Besondere Bedeutung gewinnt das Problem bei der Ubexprufung von Leichtbauelementen, die bei Belastung leicht ein falsches PrUfergebnis ergeben, wenn zusdtzliche Kraftkomponenten im Spiel sind.
• Im Flugzeugbau gewinnt die Verwendung von Leichtbauelementen, besonders von gekrUmmten und geklebten Sandwichplatten in zunehmendem Maße an Bedeutung. Dabei soll aber gerade hier eine Prufmaglichkeit vorhanden sein, die den natUrlichen Gegebenheiten weitgehend entsprechen. Es wtlre denkbar, eine Sandwichplatte auf Zug oder Druck mit den Ublich bekannten Maßnahmen zu prüfen, selbst auf Abscherung könnte man eine solche Platte belasten. Nachteilig ist jedoch bei dieser Prüfmethode, daß die Spannungsverteilung keineswegs gleichmäig erfolgt, so daß sich nur ein verfälschtes Prufungsergebnis im Hinblick auf die im Flugzeugbau auftretenden Belastungen ergibt.
• Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Tragföhigkeits Prufeinrichtung fUr Leichtbauelemente beliebiger Bauweise, wie Sandwichplatten und dergl. zu schaffen, bei der auch eine kombinierte unabhdngige Lasteinleitung verschiedener Lastzustönde mUglich ist. Dabei soll die Lasteinleitung eine völlig' gleichmd.ßige Krdfteverteilung am Prufling selbst ermöglichen, um die im Betrieb auftretenden Belastungszustdnde genau zu simulieren. Erfindungsgemaß wird das Ziel dadurch erreicht, daß die Krafteinleitung der kombinierten Lasten durch ein Hebelsystem mit Aufteilung in mehrere, gleichmaßig verteilte Einzelkräfte durch Verwendung von Drehhebeln erfolgt, die Uber Waagebalken mit einem Kraftgeber in Verbindung stehen und paarweise gekoppelt sind. Durch diese Anordnung entsteht eine Tragfdhigkeits-Prufeinrichtung, die einen gleichmußigen Angriff der Lasten erlaubt.
• Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung ndher erldutert.
• Es zeigen: Fg. 1 Anordnung einer Tragfdhigkeits-Prufeinrichtung in Draufsicht, Fig. 2 Seitenansicht von Fig. 1.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Tragfdhigkeits Prufeinrichtung aus in Reihe angeordneten Drehhebeln 1, die entlang des Pruflings 2 Lagerstellen 3 aufweisen. Das ehe Ende der Drehhebel 1 greift an einem im Prüfling 2 angeordneten Schubbolzen 4 an. Die Schubbolzen 4, sind mit dem Prufling 2 an der Ober- bzw. Unterplatte als Deckplatte 2a, 2b mittels Bohrungen und Bolzen zentriert und durch Reibschluß verbunden. Das andere Ende der Drehhebel 1 weist ein Lagerauge 5 auf, in dem Zugseile 6 eingehdngt sind. Die Zug seile sind mit ihren anderen Enden wiederum in Waagebalken 7 befestigt. Es kommen je zwei Zugseile 6 fUr jeden Waagebalken 7 zur Verwendung. Durch Schraubenjustierung 6a sind die Zug seile 6 ldngenverstellbar. Die Lange der Drehhebel entsteht durch jeweilige Verlöngerung von dem ersten Hebel aus, um die Breite des Lagerauges 5. Daraus ergibt sich, daß die Drehhebel 1 vom ersten Angriffspunkt, d. h. Schubbolzen 4 aus, bis zum letzten, jeweils um die Breite des Lagerauges 5 verlängert sind. Die Zugseil 6 haben die entsprechende Länge, um den Waagebalken 7 in einer Querlage zu halten. Da die Hebellängen der einzelnen Drehhebel 1 verschieden lang sind, jedoch gleiche Krdfte auf die Schubbolzen 4 übertragen werden, muß der Waagebalken 7 so aufgehängt werden, daß die Drehmomente an den Schubeinleitungshebeln gleich groß sind. Di Waagebalken 7 sind dann in weiteren Ausgleichsbalken 8, 9 angehUngt, die die Einzelkräfte zu einer Gesamtkraft uber Verbindungs stange 11 zusammenfaßt, die von einem Kraftgeber 10 erzeugt wird. Der Kraftgeber 10 besteht aus einem Hydraulikmotor bakannter Bauart.
• An der gegenuberliegenden Seite des Prüflinge 2 ist das gleiche Hebelsystem angeordnet und beaufschlagt ebenfalls die gesamte Reihe von Schubbolzen 4 des Prüflinge 2. Da aber bei dieser umlaufenden Schubblostung der Prufling 2 unter einem Drehmoment steht, mUssen zusätzlich Momentenausgleichszugglieder 12 angeordnet werden. Diese Momentenausgleichszugglieder 12 bestehen aus einem zusammengesetzten Zugstab, der im Verhdltnis zum PrUfling eine sehr große Steifigkeit aufweisen muß und seine Kraft Uber Reibschluß in den Prufling 2 einleitet. Der Reibschluß wird Uber die Schraubverbindungen 13 erzeugt.
• In Fig. 2 ist die Tragföhgkeits-PrUfeinrichtung im Schnitt dargestellt. Sie zeigt den Prufling 2 mit den Deckplatten,2a,, 2b, die Momentenousgleichszugglieder 12 und darüberhinaus eine Einrichtung zur wahlweisen Zug- bzw. Druckbelastung des Pruflings 2.
• Diese Einrichtung besteht aus einer Art Kniehebel 20 bzw. Scherenhebel, deren Arme 14, wie in der Zeichnung aufgefUhrt, in Lageraugen 15 miteinander verbunden sind und an Pendelstützen 18 frei beweglich gegenüber der Schubeinleitung gefUhrt werden. An der Ober- bzw. Unterseite ist ebenfalls je ein Lager 16 angeordnet, wobei das untere Lager 16 am Gestell 17 abgestUtzt ist und am oberen Lager ein weiterer Kraftgeber 10a angreift. Je nach Schaltung des Kraftgebers kann das scherenartige Hebelsystem belastet werden und es entsteht eine Zugbeanspruchung des Pruflings 2, sowie eine Druckbeanspruchung bei gegengesetztem Weg des Kraftgsbers 10a.
• Durch Anordnung eines Luftkissens unter dem Prufling kann der Prtifling mit einer gleichmd.ßigen Fldchenlast beaufschlagt werden. Die Reaktionskröfte dieser Flächenlast werden Uber die Kniehebel 20 und Pendelstutzen auf das Gestell 17 der Pxufeinrichtung abgestützt.
• Durch diese kombinierte Anordnung ist es nun möglich, daß man Leichtbauelemente, wie Sandwichplatten, gleichzeitig auch auf Zug oder Druck und Schub gleichmdRig belasten kann. Der wesentliche Vorteil besteht einerseits darin, daß bei der Schubbelastung die Angriffsglieder, in diesem Falle die Drehhebel 1, gleichmdßig an den Prufling 2 angreifen, und andererseits mehrere Kräfte, wie sie in der Praxis auftreten, Uberlagert werden kennen.

Claims (9)

P a t e n t a n s p~r U c h e :

1. Tragfahigkeits-Prufeinrichtung fUr Leichtbauelemente beliebiger Bauweise, z. B. Sandwichplatten, mit kombinierter, unabhangiger Lasteinleitung, insbesondere Druck Schub- und Normallasteinleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung der kombinierten Lasten durch ein Hebelsystem mit Aufteilung in mehrere, gleichmußig verteilte Einzelkrdfte durch Verwendung von Drehhebeln (1) erfolgt, die Uber Waagebalken (7, 8, 9) mit einem Kraftgeber (10) in Verbindung stehen und paarweise gekoppelt sind.

2. PrUfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehhebel (1) an Schubbolzen (4) am PrUfling (2) angreifen, wobei der Schub Uber Reibschluß in die Deckplatten (2a, 2b) eingeleitet wird.

3. Prufeinrichtung Sach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehhebel (i) paarweise von den Waagebalken (7) betdtigt werden.

4. Prufeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Waagebalken (8, 9) die noch vorhandenen Einzelkräfte auf eine zentrale Kraftkomponente (Verbindungsstange 11) reduzieren.

5. Prüfeinrichtung noch Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Momentenausgleichszugglieder (12) angeordnet sind, die an der Querseite des Prüflings (2) durch Schraubverbindungen (13) befestigt sind.

6. PrUfeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubbolzen (4) in den Deckplatten (2a, 2b) zentriert werden und mit diesen verspannt sind.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom ersten Drehhebel (1) aus jeder folgende Drehhebel (1) um die Breite des Lagerauges der Zugeinrichtung verlungert ist.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Längen der Drehhebel (1) durch außermittige Lagerung der Waage balken (7) ausgeglichen werden.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugeinrichtung aus Seilen (6) besteht, die durch Schrauben justierung (6a) Längenverstellbar ist.