DE2617656A1

DE2617656A1 - Vorrichtung fuer verformungs- und zerreissversuche an mehraxialen probekoerpern durch zug oder druck

Info

Publication number: DE2617656A1
Application number: DE19762617656
Authority: DE
Inventors: Carlo Albertini; Umberto Buzzi; Mario Forlani; Mario Montagnani
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1975-04-24
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1976-11-11
Also published as: IE42575B1; IT1058135B; BE840277A; GB1512614A; DK185076A; FR2308927B1; FR2308927A1; IE42575L; NL7604358A; LU72357A1

Description

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BERLIN-DAHLEM 33· PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

Europäische Atomgemeinschaft

^U UKAl UPI; BERLIN: DIPL.-ING. R. M ÜLLER-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

25 940 Berlin, den 21. April 1976

Vorrichtung für Verformungs- und Zerreißversuche an mehraxialen Probekörpern durch Zug oder Druck

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für Verformungs- und Zerreißversuche durch Zug oder durch Druck an Probekörpern nach ein, zwei oder drei Achsen.

Diese Versuche sind für die Nachbildung und die Untersuchung von Stoffen erforderlich, die unter Störungsbedingungen verwendet werden und schnellen mehraxialen Beanspruchungen und Verformungen unterworfen werden, davon ausgehend, daß normalerweise die Stoffe in Wirklichkeit nach mehreren Achsen hin und manchmal unter dynamischen Bedingungen beansprucht werden.

Es sind Vorrichtungen zur Untersuchung von Zerreißversuchen an Probekörpern entweder durch Zug oder durch Druck bekannt; diese sind aber auf in einer Richtung verlaufende Messungen beschränkt,

Es sind Theorien aufgestellt worden, die auf der Grundlage von einaxialen Versuchen die Ergebnisse auf zwei- und dreiaxiale Versuche ausdehnen; es handelt sich aber nur um theoretische Annäherungsrechnungen, die oft der Wirklichkeit nicht

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BERLIN: TELEFON (03O) 831 2O88 MÜNCHEN: TELEFON (O811) 22 56 83

KABEL: PROPINDUS · TELEX O1 84O57 KABEL: PROPINDUS · TELEX OS 24 244

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entsprechen und deshalb experimentelle Bestätigungen erfordern, insbesondere wenn es sich um Versuche mit schneller Dynamik auf dem Kunststoffgebiet handelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine geeignete Vorrichtung zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die praktische Durchführung und die Untersuchung der Verformung und eines Bruches gleichzeitig entlang einer, zweier oder dreier Achsen ermöglicht. Diese Verformungen können durch Zug oder Druck erreicht werden, wobei die Untersuchung auf jede tatsächliche Möglichkeit ausgedehnt wird.

Dabei weist diese Vorrichtung erfindungsgemäß einen kubischen Körper mit einem inneren Hohlraum auf, der den Probekörper enthält, welcher coaxial zu den Achsen des Körpers angeordnet und auf drei angrenzenden Seiten angebracht ist, ferner Einrichtungen, die die Befestigung von Stangen zur Halterung des Probekörpers ermöglichen, und auf den drei gegenüberliegenden Seiten Einrichtungen zum abnehmbaren Anbringen von drei zylindrischen Blöcken, wobei jeder dieser Blöcke innen eine Kammer für Druckgas hat und eine zylindrische Kammer, die mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt und mit einem Kolben versehen ist, während der andere Teil des Kolbens oben auf dem Block mittels einer Zugstange befestigt ist, die Meßelemente enthält, wobei dieser Block einzelne Speiseleitungen zur Versorgung der Kammern und Abflußleitungen für die zylindrischen Kammern hat, die mit einer einzigen Leitung verbunden sind, die ihrerseits mit einem gemeinsamen Aktionskopf verbunden ist und einen Schlagbolzen und eine zerbrechliche Scheidewand enthält.

Weiterausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung in Untersuchungsbereitschaft für Zerreißproben und

Fig. 2 die Vorrichtung in Untersuchungsbereitschaft für Bruchversuche durch Druck.

Entsprechende Teile beider Figuren sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das Bett der Maschine besteht aus einem Block 1 in kubischer Form. Auf drei aneinander angrenzenden Seiten, die einen gemeinsamen Flächenwinkel bilden, sind die feststehenden Enden 2 der drei Befestxgungsstangen 3 verriegelt, die nicht dargestellte Teile für die Messung der Verformung oder Dehnungsmeßstreifen enthalten.

An den anderen Enden 7 der Stangen 3 sind die drei Endstücke des dreidimensionalen Probekörpers 5 befestigt, der im vorliegenden Fall als dreiaxial angenommen wird, jedoch auch zweiaxial oder einaxial sein kann.

Zur Vereinfachung ist in der Zeichnung ein zweiaxialer Probekörper dargestellt, während die dritte Achse zum Betrachter' hin senkrecht zur Zeichnungsebene liegt. Ebenso verhält es sich

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mit der nicht dargestellten dritten Stange 3. Die anderen Endstücke 6 des Probekörpers 5 sind an den Enden 8 der Zugstangen 9 befestigt, die jeweils eine Kammer mit Druckgas durchqueren. Dabei sind die Stangen an einem in einer zylindrischen mit Wasser, irgendeiner anderen Flüssigkeit oder einem Fluid gefüllten Kammer 12 beweglichen Kolben 11 befestigt. Der mit der Kolbenstange II¹ kraftschlüssxg verbundene Kolben 11 ist an dem im Verhältnis zur Zugstange 9 gegenüberliegenden Teil mit einem Verschiebungs-Umforraer 14 versehen.

Der Gasbehälter 10, der Zylinder 12 und die Teile 11, 11' und 14 sind in einem zylindrischen Block 15 enthalten. Jeder Achse des Probekörpers ist ein zylindrischer Block 15 zugeordnet.

Innen im Block 15 ist eine Leitung 16 angeordnet, die den mit Druckwasser oder einem anderen Fluid gefüllten Raum 13 mit dem Kopf 17 verbindet. Der Kopf 17 enthält einen Bruch-Schlagbolzen 18 und eine zerbrechliche Scheidewand 19. Am Ende der Leitung 16 und nahe der Scheidewand 19 befindet sich eine Scheibe 20 z.B. aus Metall mit einer kalibrierten Öffnung 21. Die drei Leitungen 16 (von denen nur zwei hier dargestellt sind) münden bei 24 zusammen und führen mittels einer Leitung 22 zu der Scheidewand 19.

Im Zustand des Gleichgewichts wird der Druck des Gases 10 mittels der Speiseleitung 23 mit dem Druck der Flüssigkeit in dem Zylinder 12 ausgeglichen; die Leitungen 23 werden aus drei Quellen verschiedener Gase gespeist, um, wenn gewünscht, entsprechend den verschiedenen Achsen verschiedene Geschwindigkeiten der Verformung und des Bruches zu erhalten. Die zylindrischen Kammern 12 werden durch die Leitungen 25 gespeist.

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Der Bruch, der Scheidewand 19 mittels des Schlagbolzens 18 verursacht eine Verringerung des Drucks in 13 und 16 - diese Verringerung wird kontrolliert und gesteuert durch die Öffnung 21 - und verursacht die Verschiebung des Kolbens zum Inneren hin (Fig. 1), wodurch der Probekörper nach den drei Achsen unter Zug versetzt wird, und zwar gleichzeitig und mit einer Zugkraft, die von dem Druck in der Gaskammer abhängt.

In Fig. 2 ist die gleiche Vorrichtung in Arbeitsstellung unter Druck gezeigt, d.h. daß hier der Probekörper axial mit einer kleinen Veränderung im Bau der Vorrichtung Druckbeanspruchungen unterworfen sind.

Wenn man die Stellung des zylindrischen Blocks 15 um 180° dreht, ergibt sich, da 8 sich die Treibgaskammer 10 auf der anderen Seite des Kolbens 11 befindet, und ebenso befindet sich auch die zylindrische Kammer 13 für das Wasser auf der im Vergleich zu Fig. 1 gegenüberliegenden Seite. Auf diese Weise dreht die Aktionskraft ihre Richtung um, und der Probekörper wird nunmehr durch Druck anstatt mit Zug belastet.

Die Vorrichtung kann auf diese Weise mit den drei montierten Blöcken 15 angebracht für Druck und für Zugversuche verwendet werden. Außerdem kann der Probekörper durch abwechselndes Umkehren der Blöcke zu gleicher Zeit Zug- und Druckversuchen entsprechend den verschiedenen Achsen unterworfen werden, wodurch man auf diese Weise alle sechs möglichen Kombinationen verwirklicht.

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Neben der Tatsache, daß man mit der beschriebenen Vorrichtung gleichzeitig Zug- und Druckversuche an dem gleichen Probekörper nach verschiedenen Achsen ausführen kann, verschafft die Vorrichtung die Möglichkeit, diese Versuche mit einer stetigen Verformungsgeschwindigkeit durchzuführen und, wenn man wünscht, mit gleichbleibender Belastung, und zwar durch Austauschen der Flüssigkeit von 13 in 12 und 16.

Wenn man das Wasser durch eine andere Flüssigkeit mit Gas ersetzt und das bremsende Element oder die Scheibe 20 entfernt, erreicht man, sobald die Membran oder Scheidewand zerbrochen ist eine schnelle Druckentlastung des Kreislaufs, der aus Wasser bestand, und damit eine Belastung des Probekörpers, die dem durch das Gas 10 auf den Kolben 11 ausgeübten Druck entspricht.

Die erhaltenen Geschwindigkeitsbereiche sind eigentümlich genug und liegen zwischen 1 und lOO sec~ ; wenn man wünscht, kann man die Aktionskraft nach jeder Achse ändern, indem man den Druck der Treibgaskammer 10 und die Verformungsgeschwindigkeit mittels einer anderen Öffnung 21 ändert.

Ausgehend davon, daß in der Praxis die Stoffe auf verschiedenen Achsen beansprucht werden, erlaubt das System des Bruches der Membrane und das Zusammenlaufen der Kanäle bei 24 eine genaue Synchronisierung der Beanspruchungen auf den verschiedenen Achsen.

Patentansprüche; Se/MP - 25 940 * - 7 -

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Claims

Patentansprüche

l.\ Vor richtung für Verformungs- und Zerreißversuche mehraxialer Probekörper durch Zug oder Druck, dadurch gekennzeichnet, daß ein kubischer Körper (1) mit einem inneren Hohlraum vorgesehen ist, der den Probekörper (5) enthält, welcher coaxial zu den Achsen des Körpers (1) angeordnet und auf drei angrenzenden Seiten angebracht ist, daß Einrichtungen, die die Befestigung von Stangen (3) zur Halterung des ^robekörpers (5) ermöglichen, und auf den drei gegenüberliegenden Seiten Einrichtungen zum abnehmbaren Anbringen von drei zylindrischen Blöcken (15) vorhanden sind, wobei jeder dieser Blöcke innen eine Kammer für Druckgas (10) hat und eine zylindrische Kammer (12), die mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllt und mit einem Kolben (11) versehen ist, der mittels eines Schaftes (8) an einer Seite des Probekörpers befestigt ist, während der andere Teil des Kolbens oben auf dem Block mittels einer Zugstange (9) befestigt ist, die Meßelemente enthält, wobei der Block einzelne Speiseleitungen (23) zur Versorgung der Kammern aufweist und Abflußleitungen (16) für die zylindrischen Kammern, die mit einer einzigen Leitung (22) verbunden sind, die mit einem gemeinsamen Aktionskopf (17) verbunden ist und einen Schlagbolzen (18) und eine zerbrechliche Scheidewand (19) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Blöcke (15) axial umkehrbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (13) ein Fluid unter veränderlichem Druck enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Gaskammer verändert werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) durch die Drücke des Gases und des Fluids, die auf die gegenüberliegenden Seiten des Kolbens einwirken, im Gleichgewicht gehalten wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß jede Zugstange (II¹) als Verformungsumformer einen Ausdehnungsmesser (14) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kolbens (11) durch Druckverminderung auf einer Seite des Kolbens erhalten wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverminderung durch Bruch der zerbrechlichen Scheidewand (19) erhalten wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruch der Scheidewand (19) durch einen Schlagbolzen (18) erhalten wird.

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lO. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel der Kraftart von Zug auf Druck durch Umkehrung der zylindrischen Blöcke (15) erhalten wird.
11..Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung und der Bruch bei Druck durch Umkehrung der Kreisläufe und der Gas-Fluid-Kammern erhalten werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, lO und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitungen

(16) der zylindrischen Kammern (13) in der Zug- und Druckstellung für die Verbindung mit dem Aktionskopf

(17) vorgesehen sind.

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