DE2435068A1

DE2435068A1 - Messwertaufnehmer zur messung von schubverformungen von klebstoffschichten

Info

Publication number: DE2435068A1
Application number: DE2435068A
Authority: DE
Inventors: Walter Althof; Gerhard Neumann
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1974-07-20
Filing date: 1974-07-20
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2435068B2

Description

Meßwertaufnehmer zur Messung von Schnbverformungen von Klebstoffschichten Die Erfindung betrifft einen Neßwertaufnehmer zur Messung von Schubverformungen von Xlebstoffschichten, die zwischen zwei Probekörperhälften vorliegen mit nebeneinander angeordneten Neßspitzen, die an relativ zueinander verschiebbaren Teilen. befestigt sind, zwischen denen ein induktiver Wegaufnehmvr angeordnet ist und von denen eine fest mit dem Probekörper verspannbar ist.
Bei einem bekannten Mel3wertaufnehmer der genannten Art ist die eine Meßspitze an einem Ende eines Trägers befestigt, der in einem wesentlichen Abstand von der Meßspitze mit einer Anlagekante versehen ist, mit der er linienförmig an dem Probekörper anliegt.
Im Bereich der Meßspitze ist an diesem Träger ein doppelarmiger Hebel schwenkbar gelagert, der an einem Ende neben der ersten Neßspitze die zweite Meßspitze-trägt und dessen anderer Schenkel den Kern eines induktiven Wegaufnehmers trägt, dessen Spule an der Rückseite des Trägers befestigt ist.
Es wurde festgestellt, daß mit einem. solchen bekannten Neßwertaufnehmer sehr breit streuende Heßergebnisse erzielt werden konnten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßwertaufnehmer zu schaffen, mit dem die Schubverformungen sehr genau meßbar sind.
Diese-Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, daß an dem einen Teil des MeßwertauSnehmers zwei Meßspitzen vorgesehen sind, deren Abstand kleiner ist als die Überlappungslänge des Probekörpers.Vorzugsweise sind diese beiden Meßspitzen in Längsrichtung der Proben senkrecht übereinander angeordnet. Zweckmäßig liegen die beiden Meßspitzen des einen Teiles symmetrisch zu der Meßspitze an dem anderen Teil.
Eine zweckmäßige Ausführtuigsform ist gekennzeichnet durch einen geschlossenen starren Rahmen, an dessen einem Schenkel auf der Außenseite eine Meßspitze angeordnet ist und durch einen in dem Rahmen elastisch aufgehängten Träger, der einen Vorsprung aufweist, der frei beweglich in einen Ausschnitt des die eine Heßspitze tragenden Rahmenschenkels eingreift, wobei auf der Außenfläche des Vorsprunges die zwei anderen Meßspitzen angeordnet sind. Vorzugsweise ist auf der dem Vorsprung gegenüberliegenden Seite des Trägers eine Plattform vorgesehen, an der die Induktionsspule des induktiven Wegaufnehmers befestigt ist.
Vorzugsweise is-t der Träger über zwei parallele Blattfedern in dem starren Rahmen parallel verschiebbar aufgehängt. Eine der Blattfedern ist dabei zweckmäßig mit einer Öffnung versehen, durch die der Kern des induktiven Wegaufnehmers hindurchragt, der in dem parallel hierzu liegenden Schenkel des Rahmens befestigt ist.
Zweckmäßig ist auf der Rückseite des Trägers ein senkrechter Stift als Anlage eines Spannbügels vorgesehen.
Zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit wird vorzugsweise eine Meßanordnung vorgesehen, bei der einander gegenüberliegend zwei MeßwertauSnehmer gemäß der Erfindung gegen die Probekörper verspannt sind, wobei die Stützflächen jeweils durch die drei Neßspitzen bestimmt sind. Die Stützflächen liegen also vollständig innerhalb des Bereiches der Klebstoffschicht.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Meßwertaufnehmer gemäß der Erfindung zusammen mit dem - Probekörper mit der dazwischen angeordneten Klebstoffschicht.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt die Verspannung zweier Meßwertaufnehmer gegen den Probekörper.
Der in Fig. 1-dargestellte MeßwertauSnellmer weist einen geschlossenen starren Rahmen 2 auf mit zwei zueinander parallelen Schenkeln 4 und 6 und zwei weiteren zueinander parallelen Schenkeln 8 und 10. Die Schenkel 8 und 10 sind stumpf auf die Enden der Schenkel 4- und 6 aufgeschraubt. Die Schenkel-4 und 6 haben vorzugsweise eine grössere Dicke als die Schenkel 8 und 10.
Innerhalb des geschlossenen Rahmens 2 ist ein Träger 12 hinter dem Schenkel 4 angeordne.t Xund parallel zu dem Schenkel 4 ver-Ist schiebbar. Der Träger 14/in dem Rahmen über Blattfedern 14 und 16 aufgehängt, die mit ihrem Ende in dem hinteren Schenkel 6 eingespannt sind und mit ihrem anderen Ende stumpf auf die Enden des Trägers 12 geschraubt sind.
In dem Schenkel 4 des Rahmens 2 ist ein Ausschnitt 18 vorgesehen, in den ein Vorsprung 20 des Trägers 12 eingreift, und zwar so, daß er über den vorgesehenen Verstellbereich des Trägers 12 frei in dem Ausschnitt 18 beweglich ist. Die Endfläche 22 des Vorsprunges 20 liegt im wesentlichen in der Ebene der Außenseite des Rahmenschenkels 4.
Auf der Rückseite des Trägers ist eine senkrecht von diesem abstehende Plattform 24 vorgesehen, in der die Spule 26 eines induktiven Wegaufnehmers befestigt ist. Der Kern 28 des induktiven Wegaufnehmers ist über Schrauben in dem Schenkel-10 des Rahmens 2 befestigt. Der Kern 28 ragt durch eine Öffnung 30 in der unteren Blattfeder 16 hindurch Aus der vorderen Fläche 22 des Vorsprunges 20 des Trägers 12 vorstehend sind senkrecht übereinander zwei Meßspitzen 32 und 34 vorgesehen Eine weitere Meßspitze 36 ist aus der Außenfläche des Rahmenschenkels 4 vorstehend vorgesehen und zwar sd, daß sie in der Mitte zwischen den Meßspitzen 32 und 34 seitlich versetzt liegt.
Strichpunktiert ist in Fig. 1 links von dem beschriebenen Meßwertaufnehmer eine Testanordnung mit zwei Probekörper 38 und 40 vorgesehen, die an ihren angrenzenden Enden mit Ausschnitten 42 bzw. 44 versehen sind, deren Tiefe t der halben Dicke D plus der halben Dicke d der zu prüfenden Klebstoffschicht/entspricht. Die Länge der Ausschnitte entspricht ,cLer £&ne 1 /der Klebstoffschicht bzw. ist etwas größer als diese Länge.
Damit überlappen sich die beiden Probekörper 38 und 40 über die Länge 1 der Klebstoffschicht, deren Schubverformung zu messen ist.
Der Abstand der beiden Meßspitzen 32 und 34 ist kleiner als die länge 1 der Klebstoffschicht. Die Stellen, an denen die Meßspitzen an den beiden Probekörpern angreifen, sind an den Probekörpern durch kleine Kreise veranschaulicht. Der Meßwertaufnehmer stützt sich damit gegen die Probekörper auf einer Dreiecksfläche mit den drei Meßspitzen als EckpuSxten ab. Je kleiner der Abstand dieser Eckpunkte,um so geringer sind die Einflüsse der Dehnung der Probekörper auf das Meßergebnis. In der Praxis wird der Abstand der Neßspitzen dadurch bestimmt, daß eine hinreichend stabile Abstützung erzielt wird.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, die einen Schnitt in Höhe der Meßspitze 36 zeigt, ist auf der Rückseite des Trägers 12 ein senkrechter stift 46 angeordnet, der in der Plattform 24 gehaltert Bein kann.
Zur Vorbereitung einer Messung werden in einer Vorrichtung, in der die Meßwertaufnehmer so zu den durch die zu untersuchende Klebstoffschicht verbundenen Probekörperhälften gehaltert, daß die Spitze 36 genau in halber Höhe der Überlappung des Probekörpers liegt, und zwar je ein Meßwertaufnehmer auf jeder Seite des Probekörpers. Die Ausrichtung erfolgt weiter so, daß die Meßspitzen 36 bzw 32 und 34 jeweils gleichen Abstand von der Klebstoffschicht haben. Die Meßwertaufnehmer werden gegen den Probekörper durch zwei Spannbügel 48 und 50 verspannt, die mit Ausschnitten 52 und 54 versehen sind, mit denen sie über die Plattformen 24 geführt sind. Die Bügel liegen hinter den Trägern 12 gegen die auf der Nittellinie liegenden Stifte 46 an, so daß eine linienförmige Anlage gegeben ist. Die Bügel können damit ohne Übertragung eines Drehmomentes auf die Träger einwirken. Die Enden der Bügel 48 und 50 sind jeweils mit Schraubenbolzen 56 über Muttern 58 verspannt, die sich über Kugelhälften 60 gegen die Bügel abstützen, wodurch wiederum die Übertragung von Biegemomenten verhindert wird.
Der Probekörper mit den mit ihm verspannten Neßwertaufnehmern wird dann in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile einer Zugkraft unterworfen, und zwar unter Zwischenschaltung eines Zugkraftmeßger-ätes. Von den induktiven Wegaufnehmern wird ein wegabhängiges Signal abgegeben. Kraft und Weg können dann in üblicher Weise aufgezeichnet werden. Das so aufgezeichnete Kraft-Weg-Diagrams kann dann in üblicher Weise zu Schubspannungs-Gleitungs-Diagrammen ausgewertet werden.
Da die Schubspannung in der Klebstoffschicht in der Größenordnung der Festigkeit des Probekörperwerkstoffs liegen kann, tritt im Bereich der Überlappung unter Belastung eine Biegung auf und darüber hinaus eine Dehnung Biegung und Dehnung können anhand der Werkstoffkonstanten ermittelt und als Konstante bei der Meßwertauswertung berücksichtigt werden.

Claims

Patentansprüche

S MeSwertauSnehmer zur Messung von Schubverformungen von Klebstoff schichten, die zwischen zwei Probekörperhälften vorliegen, mit nebeneinander angeordneten Meßspitzen, die an relativ zueinander beweglichen Teilen befestigt sind, zwischen denen ein induktiver Wegaufnehmer angeordnet ist, und von denen eines fest mit einer der Probekörperhälften verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Teil (12) zwei Meßspitzen (32,34) vorgesehen sind, deren Abstand kleiner ist als die Überlappungslänge (l) der beiden Probekörperhälften (38, 40).
2. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßspitzen (32,34) in Längsrichtung der Probekörper (38, 40) senkrecht übereinanderliegend angeordnet sind.
3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Neßspitzen (32, 34) symmetrisch zu der Meßspitze (36) an dem anderen Teil ¢4) des Meßwertaufnehmers angeordnet sind0
4. Meßwertaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen geschlossenen starren Rahmen (2), an dessen einem Schenkel (4) eine Meßspitze (36) angeordnet ist, und durch einen in dem Rahmen (2) elastisch aufgehängten Träger (12), der einen Vorsprung (20) aufweist, der frei beweglich in einem Ausschnitt (18) des die eine Meßspitze tragenden Rahmenschenkels (4) eingreift, wobei auf der Außenfläche (22) die zwei Neßspitzen (32, 34) angeordnet sind.
5. Meßwer-taufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem- Vorsprung (20) gegenüberliegenden Seite des Trägers (12) eine Plattform (24) vorgesehen ist, an der die Induktionsspule (26) des indul{tiven-Wegaufnehmers befestigt ist.
6. Neßwertaufnehmer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) über zwei parallele Blattfedern (14, 16) in dem starren Rahmen (2) parallel verschiebbar aufgehängt ist.
7. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Blattfedern (16) mit einer Öffnung (30) versehen ist, durch die der Kern (28) des induktiven Wegaufnehmers hindurchragt, der in dem parallel zu dieser Blattfeder liegenden Schenkel (10) des Rahmens befestigt ist.
8. Meßwertaufnehmer nacb einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Trägers (12) ein senkrechter Stift (46) als Anlage eines Spannbügels (48, 50) vorgesehen ist.
9. Meßanordnung mit einem MeßwertauSnehmer nach-einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden gegenüberliegenden Seiten der beiden Probekörperhälften (38, 40) je ein Meßwertaufnehmer mit den Neßspitzen symmetrisch zur Klebstoffschicht an den Probekörperhälften anliegend vorgesehen sind, und daß hinter den Trägern durchgeführt gegen die senkrechten Stifte anliegend Spannbügel (48, 50) vorgesehen sind, deren Enden über Schraubenbolzen (56) verbunden sind.
10. Meßanordnung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (58) auf den Schraubenbolzen (56) über Kugelhälften (60) gegen die Spannbügel anliegen.