DE2603128B1

DE2603128B1 - Mechanical test jig for material testing - has rotating deforming tool for measuring bending force

Info

Publication number: DE2603128B1
Application number: DE19762603128
Authority: DE
Inventors: Helmut Hahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-01-28
Filing date: 1976-01-28
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DE2603128C2

Abstract

The materials testing jig consists of a rectangular, box-like base (7) on which the specimen is secured. The base block has a central recess (8) somewhat larger than the middle part of the test piece (2). Projecting dowels (11) at each end of the block enable the specimen to be correctly positioned and secured. The test material is cut to fit over the block and locating pins. A finger of the material (2) is formed by cutting three slits in the centre in that resulting tab is located over the base block recess (8). A rotatable deforming tool (6) turns on an axis (C) which is positioned at right angles to the test piece and about one sixth of the length of the specimen tab from its fixed end. The tool can be connected to an instrument to meaure the bending force required.

Description

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Probestab Bestandteil eines Probekörpers ist, der sich zu beiden Seiten des Probestabes erstreckende Längsauflagestreifen sowie mindestens einen Quersteg aufweist, welcher die Längsauflagestreifen mit dem Probestab verbindet Der Probekörper wird für den Probestab selbst zum Haltemittel, indem er außerhalb von diesem gehalten ist Dadurch werden äußere Kräfte vom kritischen Bereich des Probekörpers ferngehalten und die entsprechenden Verfälschungen des Versuchsergebnisses vermieden Zwar kann nun auch ein Teil des Probekörpers geringfügig mit verbogen werden. Dieser systematische Fehler kann jedoch vernachlässigbar gering sein oder durch Korrekturfaktoren berücksichtigt werden Da der freiragende Abschnitt des Quersteges aus demselben Material besteht wie der Probestab, ist seine Durchbiegung der des Probestabes proportional, so daß die This object is achieved in that the test rod is a component of a test specimen is the longitudinal support strip extending on both sides of the test rod as well as having at least one transverse web, which the longitudinal support strip with the Test stick connects The test piece becomes a holding means for the test stick itself, by being held outside of this. External forces thereby become of the critical Area of the test specimen and the corresponding falsifications of the Test results avoided Admittedly, a part of the test specimen can now also be slightly with be bent. However, this systematic error can be negligibly small or be taken into account by correction factors Since the free-spanning section of the crossbar is made of the same material as the test rod, its deflection is proportional to that of the test rod, so that the

entsprechende Abweichung bei der Auswertung der Meßergebnisse leicht berücksichtigt werden kann.corresponding deviation in the evaluation of the measurement results slightly can be taken into account.

Neben der Reproduzierbarkeit ist damit auch die Vergleichbarkeit der Versuchsergebnisse gegeben.In addition to the reproducibility, the comparability of the Test results given.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Probekörper auf einen Aufnahmekörper aufgelegt, der eine Freimachung für den Probestab aufweist Die Freimachung kann in einem kurzen Abstand vom unfreien Ende des Probestabes durch eine außerhalb des Probestabes angeordnete Auflagefläche des Aufnahmekörpers begrenzt sein, wodurch die zusätzliche Durchbiegung am Probekörper gering bleibt Der Aufnahmekörper ist so ausgebildet, daß der Probekörper zumindest mit seinen Längsauflagestreifen aufliegt. Die Längsauflagestreifen können vorteilhaft so ausgebildet sein, daß sie sich über die Angriffsstelle der Biegekraft am Probestab hinaus erstrecken, wodurch auf das Einspannen des Probekörpers verzichtet werden kann. According to one embodiment of the invention, the test specimen is on a Receiving body placed, which has an opening for the test rod The franking can at a short distance from the unfree end of the test rod through an outside the test rod arranged bearing surface of the receiving body be limited, whereby the additional deflection on the test specimen remains small designed so that the test specimen rests at least with its longitudinal support strips. The longitudinal support strips can advantageously be designed so that they extend over extend the point of application of the bending force on the test rod, whereby on the Clamping the test specimen can be dispensed with.

Dies erleichtert das Arbeiten insbesondere bei Serienuntersuchungen. Bei Zeitstandversuchen kommt es vor, daß der Probestab durch einen feststehenden Anschlag einer konstanten Auslenkung unterworfen wird. Insbesondere bei langen Untersuchungszeiträumen ist es von Vorteil, den Biegeanschlag fest dem Aufnahmekörper zuzuordnen und diesen in der Zeit zwischen zwei Messungen zusammen mit dem eingespannten Probestab an einem geeigneten Platz aufzubewahren. Damit wird die Versuchseinrichtung frei für die Untersuchung anderer Probestäbe.This makes work easier, especially with series examinations. In creep tests it happens that the test rod is pushed by a stationary one Stop is subjected to a constant deflection. Especially with long examination periods it is advantageous to permanently assign the bending stop to the receiving body and to this in the time between two measurements together with the clamped test rod in a suitable place. This frees up the test facility for the examination of other test bars.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Auslenkung des Probestabes durch einen Biegefinger, der nahe zum freien Ende des Probestabes aufgesetzt ist. Insbesondere kann der Biegefinger schwenkbar geführt und seine Bahnkurve der des freien Probestabendes zumindest annähernd parallel sein. Dies ergibt einen gleichbleibenden Ansatzpunkt des Biegefingers am Probestab selbst bei unterschiedlich starken Durchbiegungen. Durch die Schwenkbarkeit des Biegefingers werden nicht nur die geometrischen Verhältnisse der Versuchsanordnung verbessert, sondern auch die Reibungskräfte zwischen dem Biegefinger und dem Probestab verringert und damit eine Verfälschung der gemessenen Biegekräfte nahezu ausgeschaltet In einfacher Weise wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Biegefinger um einen Drehpunkt schwenkbar ist, der ungefähr ein Sechstel der Länge des Probestabes von dessen unfreiem Ende entfernt ist. Eine adequate Lösung wäre bei einem zentralbelasteten und auf zwei Stützen gelagerten Probestab wesentlich schwieriger zu erreichen, weil die Position beider Stützen in Abhängigkeit vom Hub des Biegefingers verändert werden müßte. Insbesondere bei starker Durchbiegung des Probestabes ist es von Vorteil, den Probekörper zumindest am Quersteg durch einen oder mehrere Klemmkörper gegen die Auflagefläche zu drücken und damit ein Verrutschen des Probekörpers zu vermeiden. According to a development of the invention, the deflection of the takes place Test rod by a bending finger, which is placed close to the free end of the test rod is. In particular, the bending finger can be pivoted and its trajectory of the of the free end of the test rod must be at least approximately parallel. This gives a consistent Starting point of the bending finger on the test rod even with different degrees of deflection. The pivotability of the bending finger not only changes the geometric relationships the experimental set-up improved, but also the frictional forces between the bending finger and the test rod and thus a falsification of the measured bending forces almost switched off This goal is achieved in a simple manner in that the Bending finger is pivotable about a pivot point that is approximately one sixth of the length of the test rod is removed from its unfree end. An adequate solution would be in the case of a centrally loaded test rod supported on two supports, this is essential more difficult to reach because the position of both supports depends on the stroke of the bending finger would have to be changed. Especially when the Test rod, it is advantageous, at least on the crosspiece by a or to press several clamping bodies against the supporting surface and thus slipping of the test specimen.

Dickeabweichungen am Probekörper können dadurch ausgeglichen werden, daß die Klemmkörper einzeln gefedert sind.Deviations in thickness on the test specimen can be compensated for that the sprags are individually sprung.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsauflagestreifen durch einen Querverbindungssteg auf der Seite des freien Probestabendes miteinander verbunden. Dadurch erhält der Probekörper einen geschlossenen Auflagerahmen, in dessen Innenraum der Probestab hineinragt Durch den Querverbindungssteg wird der Auflagerahmen derart stabilisiert, daß die Längsauflagestreifen sehr schmal gehalten werden können. According to a further embodiment of the invention, the longitudinal support strips are by means of a cross-connecting web on the side of the free end of the test rod tied together. This gives the specimen a closed support frame, in the interior of which the test rod protrudes Support frame stabilized in such a way that the longitudinal support strips are kept very narrow can be.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Längsauflagestreifen nahe zum unfreien Ende des Probestabes am Quersteg angesetzt und z. B. durch schmale Schlitze vom Probestab getrennt Dadurch kann die Stabilität des Aufnahmerahmens erhöht und seine Breite klein gehalten werden Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Querschnitt der Längsauflagestreifen und des Quersteges größer als der Querschnitt des Probestabes, der z. B. eine geringere Dicke aufweist als die übrigen Teile des Probekörpers. Hierdurch wird ebenfalls der Auflagerahmen verstärkt Ist der Dickeunterschied zwischen dem Längsauflagestreifen und dem Probestab größer als dessen Auslenkung, so kann auf einen Aufnahmekörper mit einer Freimachung völlig verzichtet werden. According to a further embodiment of the invention, the longitudinal support strips are attached close to the unfree end of the test rod on the crosspiece and z. B. by narrow Slits separated from the test rod This can reduce the stability of the mounting frame increased and its width kept small According to another development of the Invention, the cross section of the longitudinal support strips and the transverse web is larger than the cross-section of the test rod, the z. B. has a smaller thickness than the remaining parts of the test specimen. This also strengthens the support frame If the difference in thickness between the longitudinal support strip and the test rod is greater as its deflection, it can be completely on a receiving body with a franking be waived.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Probekörper als Spritzgußteil ausgebildet, welcher sich bei einer großen Anzahl von Kunststoffproben mit geringem Aufwand herstellen läßt und bei welchem die Dickeunterschiede in einfacher Weise realisiert werden können. Bei Serienuntersuchungen von Metallblechen empfiehlt es sich jedoch hingegen, den Probekörper als Stanzteil auszubilden, wodurch eine gleichbleibende Geometrie der Probekörper und deren kostengünstige Herstellung gewährleistet ist Die gleichbleibende Positon der Probekörper am Aufnahmekörper wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß am Probekörper Positionierlöcher oder -schlitze und am Aufnahmekörper entsprechende Positionsstifte ausgebildet sind. According to another development of the invention, the test specimen is designed as an injection molded part, which is used in a large number of plastic samples Can be produced with little effort and in which the differences in thickness are easier Way can be realized. Recommended for series examinations of sheet metal However, it is, however, to train the test specimen as a stamped part, whereby a constant geometry of the test specimens and their inexpensive production guaranteed The constant position of the specimen on the receiving body is easier Way achieved that on the specimen positioning holes or slots and Corresponding position pins are formed on the receiving body.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In the following, the invention is illustrated by means of one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Die dargestellte Figur zeigt einen Probekörper 1, der aus einem freiragenden Probestab 2, Längsauflagestreifen 3, einem Quersteg 4 und einem Querverbindungssteg 5 besteht, einen schwenkbaren Biegefinger 6 sowie einen gestrichelt angedeuteten Aufnahmekörper 7. Die Längsauflagestreifen 3 erstrecken sich zu beiden Seiten des Probestabes 2 und sind von diesem durch schmale Schlitze getrennt. The figure shown shows a test specimen 1, which consists of a cantilevered Test rod 2, longitudinal support strip 3, a transverse web 4 and a transverse connecting web 5 consists, a pivotable bending finger 6 and one indicated by dashed lines Receiving body 7. The longitudinal support strips 3 extend on both sides of the Test rod 2 and are separated from this by narrow slots.

Der Quersteg 4 verbindet die Längsauflagestreifen 3 mit dem Probestab 2 und der Querverbindungssteg 5 die beiden dem Quersteg 4 gegenüberliegenden Enden der Längsauflagestreifen 3. Die Längsauflagestreifen 3 und der Quersteg 4 weisen einen größeren Querschnitt und damit eine höhere Biegesteifigkeit als der Probestab 2 auf. Der Probekörper 1 kann als Spritzgußteil aus Kunststoff oder als Stanzteil ausgebildet sein. Der Aufnahmekörper 7, auf welchen der Probekörper 1 aufgelegt ist, weist eine Freimachung 8 für den Probestab 2 auf. Die Freimachung 8 erstreckt sich über das unfreie Ende des Probestabes 2 hinaus, so daß keine äußeren Kräfte auf den Probestab 2 im Bereich des höchsten Biegemoments an dessen unfreiem Ende einwirken können. The transverse web 4 connects the longitudinal support strips 3 with the test rod 2 and the cross-connecting web 5, the two ends opposite the cross-web 4 the longitudinal support strip 3. The longitudinal support strip 3 and the transverse web 4 have a larger cross-section and thus a higher bending stiffness than the test rod 2 on. The specimen 1 can be an injection molded part made of plastic or a stamped part be trained. The receiving body 7 on which the test body 1 is placed is, has an opening 8 for the test rod 2. The franking 8 extends beyond the unfree end of the test rod 2, so that no external forces onto the test rod 2 in the area of the highest bending moment at its non-free end can act.

Die Auslenkung des Probestabes 2 erfolgt mittels des Biegefingers 6, der durch Bewegen in Richtung der Pfeile A und B am freien Ende des Probestabes 2 aufgesetzt werden kann. Der Biegefinger 6 ist um eine Achse C schwenkbar, die ungefähr d=ein Sechstel der Länge des Probestabes von dessen unfreiem Ende entfernt ist Bei dieser Anordnung ist die Bahnkurve des Biegefingers 6 der des freien Probestabendes annähernd parallel. Der Biegefinger 6 kann z B. Teil einer nicht näher dargestellten Meßeinrichtung sein, durch welche sich die Biegekraft und/oder die Auslenkung des Probestabes 2 einstellen lassen. Der Probekörper 1 weist ein Positionierloch 9 und einen Positionierschlitz 10 auf, in welchen Positionsstifte 11 des Aufnahmekörpers 7 spielfrei eingreifen und ein gegenseitiges Verschieben verhindern. The deflection of the test rod 2 takes place by means of the bending finger 6, by moving in the direction of arrows A and B on the free end of the test rod 2 can be put on. The bending finger 6 is pivotable about an axis C, the approximately d = one sixth of the length of the test rod from its non-free end With this arrangement, the trajectory of the bending finger 6 is that of the free end of the test rod approximately parallel. The bending finger 6 can, for example, be part of a not shown in detail Be a measuring device through which the bending force and / or the deflection of the Test stick Set 2. The specimen 1 has a positioning hole 9 and a positioning slot 10, in which position pins 11 of the receiving body 7 engage without play and prevent mutual shifting.

Die vorbeschriebene Anordnung ermöglicht gut vergleichbare und reproduzierbare Messungen bis weit in den Bereich der plastischen Verformung hinein. The above-described arrangement enables easily comparable and reproducible ones Measurements well into the area of plastic deformation.

Claims

Claims: 1. Arrangement for testing mechanical properties solid materials by bending a one-sided held, cantilevered, on his free end of the deflected test bar, since you r c h marked that the test bar (2) Part of a test specimen (1) is located on both sides of the test rod (2) has extending longitudinal support strips (3) and at least one transverse web (4), which connects the longitudinal support strips (3) to the test rod (2).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the test specimen (1) is placed on a receiving body (7) which has a franking (8) for the Has sample rod (2).

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the Franking (8) extends beyond the sample rod (2) and at a short distance from the unfree end of the test rod (2) through an outside of this Support surface of the receiving body (1) is limited.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the deflection of the test rod (2) takes place by a bending finger (6), the is placed on the free end of the test rod (2)

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the bending finger (6) is pivotably guided and that his The trajectory of the free end of the test rod is at least approximately parallel.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the bending finger (6) is pivotable about an axis of rotation (C) which is approximately one sixth of the length of the Test rod (2) is removed from its unfree end.

7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the test body (1) at least on the crosspiece (4) by one or more clamping bodies is pressed against the support surface of the receiving body (7).

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the clamping body are individually sprung.

9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the longitudinal support strip (3) through a cross-connecting web (4) on the side of the free end of the trial rod are connected to one another.

10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the longitudinal support strips (3) close to the non-free end of the test rod (2) on the crosspiece (4) are set.

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the longitudinal support strip (3) are separated from the test rod (2) by narrow slots.

12. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the cross section of the longitudinal support strip (3) and the transverse web (4) is larger than the cross section of the test rod (2).

13. Arrangement according to claim 12, characterized in that the test rod (2) is less thick than the other parts of the test specimen (1

14th Arrangement according to one of the preceding Claims, characterized in that the Test specimen (1) is designed as an injection molded part made of plastic

15. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the test specimen (1) is designed as a stamped part

16. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the specimen (1) has positioning holes (9) or slots (10) for corresponding positioning pins (11) of the receiving body (7) The invention relates to an arrangement for testing mechanical properties solid materials by bending a cantilever held on one side free end of deflected test rod.

Such a test arrangement is z. B. when testing plastics became known (Kunststoffe, Volume 60, 1970, Issue 11, pages 889 to 890). It will a flat bar clamped on one side is loaded until it breaks and the load and the bending angle is registered. Furthermore, it is known to make the spring properties thinner Sheet metal to be measured according to DIN 50151 According to this rule, a sheet metal strip is applied two supports placed and loaded by a central bending finger in both cases however, an external one acts precisely at the point where the highest bending moment occurs Force on the rod. Especially in the critical area of the breaking load thereby affecting the tension and strain conditions, especially if it is a relatively soft material, e.g. plastic, if the test rod is relatively thin and, for example, has internal stresses in cold-rolled spring steel sheets In such cases, the measurement results can be significantly falsified In addition to the sample thickness and the plasticity of the material, z. Belly the bending angle in the area of the maximum bending moment and the transition radius on the restraint or the charging radius of a bending finger that acts centrally a disturbing role.

The object of the invention is to avoid the above Disadvantages of creating a test arrangement which enables comparability and to improve the reproducibility of the test results.