DE3226148A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen

Info

Publication number
DE3226148A1
DE3226148A1 DE19823226148 DE3226148A DE3226148A1 DE 3226148 A1 DE3226148 A1 DE 3226148A1 DE 19823226148 DE19823226148 DE 19823226148 DE 3226148 A DE3226148 A DE 3226148A DE 3226148 A1 DE3226148 A1 DE 3226148A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plane
sample
superimposed
stress
normal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19823226148
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Albert Dr.-Ing. 6750 Kaiserslautern Richard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richard Hans-Albert Prof Dr 4790 Paderborn D
Original Assignee
Hahn hans Georg profdrrernathabil
Hahn Hans Georg Prof DrRerNatHabil 6750 Kaiserslautern
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hahn hans Georg profdrrernathabil, Hahn Hans Georg Prof DrRerNatHabil 6750 Kaiserslautern filed Critical Hahn hans Georg profdrrernathabil
Priority to DE19823226148 priority Critical patent/DE3226148A1/de
Publication of DE3226148A1 publication Critical patent/DE3226148A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/24Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025Geometry of the test
    • G01N2203/0254Biaxial, the forces being applied along two normal axes of the specimen
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
    • G01N2203/0435Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils modifying the type of the force applied, e.g. the chuck transforms a compressive machine for applying a bending test

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von überlagerter Normal-,
  • ebener und nichtebener Schub-, bzw. wahlweiser überlagerter Normal-und ebener Schub-, überlagerter Normal- und nichtebener Schub-, überlagerter ebener und nichtebener Schub-, reiner Normal-, ebener Schub-oder nichtebener Schubbeanspruchung in Proben oder dergleichen.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von überlagerter Normal-, ebener und nichtebener Schub-, bzw. wahlweiser überlagerter Normal- und ebener Schub-, überlagerter Normal-, und nichtebener Schub-, überlagerter ebener und nichtebener Schub-, reiner Normal-, ebener Schub- oder nichtebener Schubbeanspruchung in Proben oder dergleichen, insbesondere für die Werkstoffprüfung und/oder die Bruchmechanik und/oder die Spannungs- und Dehnungsanalyse.
  • In vielen technischen Bauteilen kommt es durch komplizierte z.B. mehrachsige Belastung oder durch Unstetigkeiten in der geometrischen Form sehr häufig zu überlagerten Spannungszuständen.
  • Zum Beispiel spielen in der Bruchmechanik, d.h. bei der festigkeitsgerechten Bewertung von Bauteilen mit kleinen Fehlstellen oder Rissen, neben der hauptsächlich auftretenden Rißbelastungsart I auch die Rißbelastungsarten II und III oder Uberlagerungen von I, II und III eine besondere Rolle.
  • Zwar kennt man für einige Rißprobleme die KII- oder K111-Faktoren; Materialgrenzwerte KIIC und KIIIC (Rißzähigkeiten bei Rißbelastungsart II bzw. Rißbelastungsart III) sind nur sehr wenige bekannt (es existieren hierfür auch noch keine genormten Prüfverfahren).
  • Bei überlagerter Beanspruchung von Fehlstellen oder Rissen, z.B. bei der Überlagerung von Normal-, ebener und nichtebener Schubbeanspruchung (d.h., Oberlagerung der Rißöffnungsarten I, II und III), bei der Überlagerung von Normal- und nichtebener Schubbeanspruchung (d. h. Überlagerung der Rißöffnungsarten I und III), bei der überlagerung von ebener und nichtebener Schubbelastung (Überlagerung der Rißöffnungsarten II und III) tritt in der technischen Praxis zum Teil sehr unterschiedliches Bauteilversagen ein.
  • Ober derartige Bruchvorgänge liegen bisher nur wenig Erkenntnisse oder Anhaltspunkte vor.
  • Um die Ursachen solcher Versagensfälle zu klären bzw. um gesicherte Bruchvorhersagen oder letztlich eine gesicherte Bauteilauslegung zu ermöglichen, sind experimentelle Untersuchungen an Proben mit Rissen unter überlagerter Beanspruchung unerläßlich.
  • Ebenso wichtig sind aber auch Untersuchungen im Rahmen der Werkstoffprüfung oder der Schadensanalyse an Proben mit oder ohne Kerben, die unter überlagerter Beanspruchung stehen. Insbesondere im Rahmen der Schadensanalyse kann es von Bedeutung sein, die Beanspruchungen die zum Versagen eines Bauteils geführt haben an einer geeigneten Probe zu simulieren. Unter anderem ist auch unklar, wie sich z.B. Verbundwerkstoffe unter überlagerter mechanischer Beanspruchung verhalten.
  • Für einige derartige Untersuchungen stehen verschiedene Verfahren, Maschinen, Vorrichtungen und Proben zur Verfügung (deutsche Patentschriften- Nr. 725620, Nr. 2757541, Nr. 900023; deutsche Offenlegungsschrift Nr. DE 3041704 A1; Zeitschrift "Journal of Strain Analysis" Jahrgang 15/1980, Heft 3, Seiten 151 bis 157, Seiten 159 bis 173; Zeitschrift "Experimental Mechanics" Jahrgang 19/1979, Heft 2, Seiten 63 bis 68, Seiten 69 bis 75; Tagungsband "8. Sitzung des DVM-Arbeitskreises Bruchvorgänge" 1976, Seiten 42 bis 47).
  • Die Maschinen und Vorrichtungen ermöglichen z.B. die gleichzeitige Belastung eines Prüflings mit Längskräften und Torsionsmomenten, mit Biege- und Torsionsmomenten oder mit Normal- und ebenen Scherkräften.
  • Die sehr aufwendigen Maschinen und auch die Vorrichtungen ermöglichen nicht die gleichzeitige Einleitung von überlagerter Normal- ebener und nichtebener Schub-, bzw. wahlweiser überlagerter Normal- und ebener Schub-, überlagerter Normal-, und nichtebcner Schub-, überlagerter ebener und nichtebener Schub-, reiner Normal-, ebener Schub- oder nichtebener Schubbeanspruchung in Proben.
  • Die insbesondere in der Bruchmechanik verwendeten Proben, z.B. mit schrägem Riß (Tagungsband "8. Sitzung des DVM-Arbeitskreises Bruchvorgänge" 1976, Seiten 42 bis 47; usw.) erlauben keine einfache Einbringung von für bruchmechanische Zwecke erforderlichen Schwingungsanrissen.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zu finden, womit die Erzeugung von überlagerter Normal-, ebener und nichtebener Schub-, überlagerterNormal- und nichtebener Schub-, überlagerter ebener und nichtebener Schub-, reiner nichtebener Schub- sowie zum Zwecke eines einheitlichen Prüfverfahrens auch überlagerte Normal- und ebene Schub-, reine Normal- und reine ebene Schubbelastung möglich ist.
  • Hierzu lehrt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht, daß a) die überlagerte Normal-, ebene und nichtebene Schub-, überlagerte Normal- und ebene Schub-, überlagerte Normal- und nichtebene Schub-, überlagerte ebene und nichtebene Schub-, beziehungsweise die reine Normal-, ebene Schub- oder nichtebene Schubbeanspruchung der Probe (3) im Probenquerschnitt (ABCD) durch das Einleiten einer statischen oder dynamischen Kraft (Zugkraft, Druckkraft) (F) erzeugt wird, h) die Wirkungslinie der Kraft (F) durch den Koordinatenursprung eines im Mittelpunkt der Probe (3) entspringenden kartesischen dreiachsigen Koordinatensystems (x,y,z) und wahlweise unter einem Winkel (a), gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich 900, zur Ebene (x,y) und/oder unter einem Winkel (ß)> gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich 900 zur Ebene (x,z) und/oder in der Ebene (x,.z), der Ebene (x,y), der Ebene (y,z) und/oder der Achse (x), der Achse (y) und der Achse (z) verläuft, c) die Mittelachse der Probe (Probenlängsachse) mit der Koordinatenachse (x) zusammenfällt und der zur Mittelachse senkrechte Querschnitt (ABCD) der Probe (3) in der Ebene (y-z) des Koordinatensystems liegt (Fig. 1), d) bei Belastung einer mit der Probe (3) verbundenen Lasteinleitungseinrichtung durch die Kraft (F) mit einer um den Winkel (a) und den Winkel (ß) verdrehten Wirkungslinie prinzipiell die Normalkraft (N), die Querkräfte (Q) und (T) und die Biegemomente (MQ) und (MT) in die Probe (3) eingeleitet werden (Fig. 2), während im Querschnitt (ABCD) der Probe (3) die Normalkraft (N) und die Querkräfte (Q) und (T) wirken, die Biegemomente aber verschwinden (Fig. 3).
  • Mit diesem Verfahren ist z.B. der übergang von Normal- zur ebenen Schub-, Normal- zur nichtebenen Schub-, ebenen Schub- zur nichtebenen Schubbeanspruchung möglich. Außerdem erlaubt das Verfahren die Erzeugung von überlagerter Normal-, ebener Schub- und nichtebener Schub- sowie wahlweise reine Normal-, reine ebene Schub- und reine nichtebene Schubbeanspruchung in verschiedenartig gestaltbare Proben oder dergleichen.
  • Die Proben können z.B. ungekerbt oder mit Kerbe(n) oder Riß (Rissen) versehen sein und/oder aus verschiedenartigen Materialien bestehen.
  • Es können somit Werkstoffkennwerte von festen Werkstoffen (z.B. auch von Verbundwerkstoffen), bruchmechanische Kennwerte - wie z.B. die Rißzähigkeiten für die Rißbelastungsarten I, II, III und aller Oberlagerungsfälle, die sich diesen grundlegenden Rißbelastungsarten ergeben -sowie Spannungen und Dehnungen im Rahmen der experimentellen Spannungs-und Dehnungsanalyse ermittelt werden. Außerdem sind Aussagen über Brucheintritt und Bruchablenkungswinkel bzw. Untersuchungen im Rahmen der Schadensanalyse möglich.
  • In vorrichtungsmäßiger Hinsicht lehrt die Erfindung zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, daß a) die Vorrichtung im wesentlichen zwei Krafteinleitungselemente (1) und (2) aufweist, die aus teil kugelförmigen oder räumlichen winkelförmigen Elementen bestehen, b) die Krafteinleitungselemente (1,2) so mit jeweils einem Ende der Probe (3) verbindbar sind, daß sie zusammen mit der Probe ein räumliches doppelhakenförmiges Gebilde ergeben, wobei in einem im Mittelpunkt der Probe (3) entspringenden kartesischen dreiachsigen Koordinatensystem (x,y,z) die Mittelachse der Probe (Probenlängsachse) mit der Koordinatenlängsachse (x) zusammenfällt und der zur Mittelachse senkrechte Querschnitt (ABCD) der Probe (3) in der Ebene .(y-z) des Koordinatensystems liegt, c) die Krafteinleitungselemente (1,2) so gestaltet sind, daß die Wirkungslinie der Kraft (F) durch den Koordinatenursprung des kartesischen Koordinatensystems (x,y,z) und unter einem Winkel (a), gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich 900, zur Ebene (x,y) und/oder unter einem Winkel (ß) gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich 900, zur Ebene (x,z) und/ oder in der Ebene (x,z), der Ebene (x,y), der Ebene (y,z) und/oder der Achse (x), der Achse (y) und der Achse (z) verlaufen kann, d) die Krafteinleitungselemente (1,2) an ihren äußeren Oberflächen Gewindebohrungen oder dergleichen für den Anschluß an eine Belastungseinrichtung aufweisen, e) die Gewindebohrungen oder dergleichen so angeordnet sind, daß die Verbindungslinien zwischen jeweils zwei zusammengehörenden Gewindebohrungen an den beiden an der Probe (3) befestigten Krafteinleitungselementen (1,2) durch die Mitte des zu prüfenden Querschnitts an der Probe (3) gehen (Fig. 1).
  • Die Lastübertragung zwischen den Krafteinleitungselementen (1,2) und den Enden der Probe (3) erfolgt durch Bolzen, Klemmung, Klebung oder dergleichen. Die Vorrichtung kann verschiedenartig gestaltete Proben aus verschiedenartigen Materialien aufnehmen.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß man im Probenquerschnitt (ABCD) der Probe (3) überlagerte Normal-, ebene und nichtebene Schub-, überlagerte Normal- und ebene Schub-, überlagerte Normal- und nichtebene Schub-, überlagerte ebene Schub-und nichtebene Schub-, reine Normal-, ebene Schub- oder nichtebene Schubbeanspruchung erzeugen kann, durch das Aufbringen einer statischen oder dynamischen Kraft (F) im Zug-, Druck- oder Schwingversuch.
  • Damit sind insbesondere Werkstoffuntersuchungen (von verschiedenartigen festen Werkstoffen, z.B. auch Verbundwerkstoffen), bruchmechanische Untersuchungen, Experimente zur Ermittlung von Schadensursachen sowie Spannungs- und Dehnungsmessungen bei komplizierten Beanspruchungszuständen auf relativ einfache Weise möglich.
  • Zur Erzeugung einiger dieser Beanspruchungszustände sind aufwendige Prüfmaschinen oder Versuchseinrichtungen nicht mehr erforderlich, da die damit erzeugbaren und über dies,weitere noch darüberhinausgehende Belastungszustände mit der Erfindung realisiert werden können.
  • Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, daß durch die Vielfalt der mit der Vorrichtung erzielbaren Belastungszustände leichter einheitliche und vergleichbare Versuchsbedingungen (z.B. mit idel.cischen Proben) erhalten werden können.
  • Im folgenden wird die Erfinding anhand von Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Proben, Fig. 2 die prinzipielle Lasteinleitung in die Probe bei überlagerter Normal-, ebener und nichtebener Schubbeanspruchung des Querschnitts ABCD (Las.teinleitung in die Vorrichtung erfolgt in diesem Falle mit den Winkeln O < a < 900 und 0 < ß < 900), Fig. 3 die im Querschnitt ABCD der Probe wirkenden Schnittkräfte bei überlagerter Normal-, ebener und nichtebener Schubbeanspruchung.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist im wesentlichen zwei Krafteinleitungselemente (1,2) auf, die aus teil kugelförmigen Elementen bestehen.
  • Die Krafteinleiturlgselelllent (1,2) sind jeweils mit einem Ende der Probe (3) so verbunden, daß sie zusammen mit der Probe ein räumliches doppelhakenförmiges Gebilde ergeben, wobei in einem im Mittelpunkt der Probe (3) entspringendem kartesischen dreiachsigen Koordinatensystem (x,y,z) die Mittelachse der Probe (Probenlängsachse) mit der Koordinatenachse (x) zusammenfällt und der zur Mittelachse der Probe (3) senkrechte Querschnitt (ABCD) in der Ebene (y-z) des Koordinatensystems liegt.
  • Die Krafteinleitungselemente (1,2) sind so gestaltet, daß die Wirkungslinie der Kraft (F) durch den Koordinatenursprung des kartesischen Koordinatensystems (x,y,z) und unter einem Winkel (O s a < 90°) zur Ebene (x,y) und/oder unter einem Winkel (O < ß < 900) zur Ebene (x,z) und/ oder in der Ebene (x,z), der Ebene (x,y), der Ebene (y,z) und/oder der Achse (x), der Achse (y) und der Achse (z) verlaufen kann.
  • Die Krafteinleitungselemente weisen an ihren äußeren kugelförmigen Oberflächen Gewindebohrungen für den Anschluß an eine Belastungseinrichtung auf. Die Gewindebohrungen sind so angeordnet, daß die Verbindungslinie zwischen zwei zusammengehörenden Gewindebohrungen an den beiden an der Probe (3) befestigten Krafteinleitungselementen (1,2) durch die Mitte des- zu prüfenden Querschnitts (ABCD) an der Probe (3) d.h. den Ursprung des Koordinatensystems (x,y,z) geht. Der Radius der kugelförmigen Oberflächen der Krafteinleitungselemente (1,2) ist für beide Elemente identisch, der Mittelpunkt fällt mit dem Ursprung des Koordinatensystems zusammen. Diese Gestaltung ist nicht zwingend erforderlich, hat aber Vorteile bei der praktischen Anwendung der Erfindung. Zum Beispiel ist dadurch'eine einfache Veränderung der Lasteinleitungswinkel (a,B) und somit der Beanspruchungszustände im Querschnitt (ABCD) möglich, ohne an der Belastungseinrichtung eine Veränderung vornehmen zu müssen.
  • Die Lastübertragung zwischen den Krafteinleitungselementen (1,2) und den Enden der Probe (3) erfolgt im Ausführungsbeispiel mit Hilfe von vier Bolzen (4,5,6,7) die jeweils auf der Achse (x) versetzt und um 900 verdreht angeordnet sind, d.h. die Bolzen (5) und (6) verlaufen parallel zur Achse (y) und die Bolzen (4) und (7) parallel zur Achse (z).
  • Die Probe (3) geht zum Zwecke der Befestigung an ihren Enden in eine zylindrische Form über. Die Enden der Probe (3) sind gegenüber dem mittleren Probenteil verstärkt und damit sie mit der Vorrichtung verbunden werden können in den zylindrischen Teilen, in Anlehnung an die Vorrichtung (1,2) mit je zwei versetzten und um 90° verdrehten Bohrungen versehen. Beim Verbinden von Vorrichtung (1,2) und Probe (3) wird die Probe in das zur Probenaufnahme vorgesehene zylindrische Sackloch eines Lasteinleitungselements, z.B. (2), gesteckt und mit den Bolzen, z.B. (4,5), mit dem Lasteinleitungselement verbunden. Die Bolzen, die an ihrem Anfang mit einem kleinen Gewindeansatz und am Ende mit einem verstärktem Kopf versehen sind, werden dabei etwas in der Vorrichtung festges hraubt.
  • Dann wird das andere Lasteinleitungselement, z.B. (1), mit dem Sackloch über das entgegengesetzte Ende der Probe (3) geschoben und durch die Bolzen, z.B. (6,7), mit der Probe (3) verbunden. Zur leichteren Hanchabung, sind die Sacklöcher an ihren Enden mit je einer Entlüftungsbohrung versehen.
  • Das System Vorrichtung (1,2) und Probe (3) wird dann durch Ubergangselemente, z.B. (8,9), die an der Vorrichtungsseite mit Gewinde versehen sind, an einer Belastungseinrichtung befestigt.
  • Die Wahl der Lasteinleitungswinkel (aus) ist dabei von der gewünschten Beanspruchung des Querschnitts (ABCD) der Probe (3) abhängig. Die gezeichnete Vorrichtung sieht eine Veränderung von (a) in 4 Schritten (#α = 30°) im Bereich (0 # α # 90°) und eine Variation \ n (ß) in 4 Schritten (Aß = 300) im Bereich (O < s ß < 900) vor. Die Veränderung von (a) und (ß) kann dabei unabhängig voneinander vorgenommen werden. Grundsätzlich ist (a) und (ß) auch in noch anderen Schritten veränderbar.
  • Wichtig ist, daß die Übergangselemente (8.9) so in zwei zusammengehörenden Bohrungen der Lasteinleitungselemente (1,2) befestigt werden, daß bei Belastung die Wirkungslinie der Kraft (F) durch die Mitte des zu prüfenden Querschnitts bzw. den Ursprung des Koordinatensystems verläuft.
  • Bei Belastung der Vorrichtung (1,2) durch eine Kraft (F) unter den Winkeln (a) und (ß) werden prinzipiell die Normalkraft (N), die Querkräfte (Q) und (T) und die Momente (MQ) und (MT) in die Probe (3) eingeleitet (Fig. 2)> während im Querschnitt (ABCD) der Probe (3) die Normalkraft (N) und die Querkräfte (Q) und (T) wirken, die Biegemomente aber verschwinden (Fig. 3).
  • Zum Beispiel, in einer Probe (3) mit einem Riß im Querschnitt (ABCD), dessen Rißfront(en) parrallel zur Achse (y) verläuft (verlaufen) treten alle drei Rißbelastungsarten I, II und III überlagert auf, wenn für die Winkel (0 < α < 900) und (0 < ß < 90°) gilt.
  • Für (ß = 0) und (0 # α # < 90°) ist ein übergang von Normal- zur ebener Scherbeanspruchung, d.h. ein Wechsel von Rißbelastungsart I nach Rißbelastungsart II möglich.
  • Für (a = 0) und (0 # ß # 90°) ergibt sich eine Oberlagerung von Normal-und nichtebener Schubbeanspruchung, d.h. ein übergang von Rißbelastungsart I nach Rißbelastungsart III. (ß = 900) und (0 < a < 900) liefern eine überlagerung von ebener und nichtebener Schubbeanspruchung und somit einen übergang von Rißbelastungsart II nach Rißbelastungsart III.
  • Reine Rißbelastungsart I ergibt sich für (α = ß = 0°), bei Rißbelastungsart II ist (a = 900) und Rißbelastungsart III erhält man mit (a = 00) und (6 = 900).
  • Mit der Erfindung sind somit reine Normal-, reine ebene und reine nichtebene Schubbeanspruchungen im Probenquerschnitt (ABCD) sowie alle denkbaren Überlagerungszustände dieser Grundlelastungsarten auf relativ einfache Weise erzeugbar.
  • Leerseite

Claims (6)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung von überlagerter Normal-, ebener und nichtebener Schub-, bzw. wahlweiser überlagerter Normal- und ebener Schub-, überlagerter Normal-, und nichtebener Schub-, überlagerter ebener und nichtebener Schub-, reiner Normal-, ebener Schub- oder nichtebener Schubbeanspruchung in Proben oder dergleichen, insbesondere für die Werkstoffprüfung und/oder die Bruchmechanik und/oder die Schadensanalyse und/oder die Spannungs- und Dehnungsanalyse, dadurch gekennzeichnet, daß a) die überlagerte Normal-, ebene und nichtebene Schub-, überlagerte Normal- und ebene Schub-, überlagerte Normal- und nichtebene Schub-, überlagerte ebene und nichtebene Schub-, beziehungsweise die reine Normal-, ebene Schub- oder nichtebene Schubbeanspruchung der Probe (3) im Probenquerschnitt (ABCD) durch das Einleiten einer statischen oder dynamischen Kraft (Zugkraft, Druckkraft) (F) erzeugt wird, b) die Wirkungslinie der Kraft (F) durch den Koprdinatenursprung eines im Mittelpunkt der Probe (3) entspringenden kartesischen dreiachsigen Koordinatensystems (x,y,z) und wahlweise unter einem Winkel (W), gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens neunzig Grad, zur Ebene (x,y) und/oder unter einem Winkel (ß), gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich neunzig Grad, zur Ebene (x,z) und/oder in der Ebene (x,z), der Ebene (x,y), der Ebene (y,z) und/oder der-Achse (x), der Achse (y) und der Achse (z) verläuft.
    c) die Mittelachse der-Probe (Probenlängsachse) mit der Koordinatenachse (x) zusammenfällt und der zur Mittelachse senkrechte Querschnitt (ABCD) der Probe (3) in der Ebene (y-z) des Koordinatensystems liegt (Fig. 1), d) bei Belastung einer mit der Probe (3) verbundenen Lasteinleitungseinrichtung durch die Kraft (F) mit einer um den Winkel (a) und den Winkel (ß) verdrehten Wirkungslinie prinzipiell die Normalkraft (N), die Querkräfte (Q) und (T) und die Biegemomente (MQ) und (MT) in die Probe (3) eingeleitet werden (Fig. 2?, während im Querschnitt (ABCD) der Probe (3) die Normalkraft (N) und die Querkräfte (Q) und (T) wirken, die Biegemomente aber verschwinden (Fig. 3).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenartig gestaltete Proben oder dergleichen, ungekerbte Proben, Proben mit Kerbe(n) oder Riß (Rissen) und Proben aus verschiedenartigen Materialien untersucht werden können.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hiermit Werkstoffkennwerte, bruchmechanische Kennwerte (Rißzähigkeiten für die Rißbelastungsarten I, II und III sowie Rißzähigkeiten für alle Oberlagerungsfälle, die sich aus diesen Rißbelastungsarten ergeben) sowie Spannungen und Dehnungen für verschiedenartige Belastungen ermittelt und Aussagen über Brucheintritt und Bruchablenkungswinkel bzw. das Versagen von Bauteilen getroffen werden können.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Vorrichtung im wesentlichen zwei Krafteinleitungselemente (1) und (2) aufweist, die aus teil kugelförmigen oder räumlichen winkelförmigen Elementen bestehen, b) die Krafteinleitungselemente (1,2) so mit jeweils einem Ende der Probe (3) verbindbar sind, daß sie zusammen mit der Probe ein räumliches doppel hakenförmi ges Gebilde ergeben, wobei in einem im Mittelpunkt der Probe (3) entspringenden kartesischen dreiachsigen Koordinatensystem (x,y,z) die Mittelachse der Probe (Probenlängsachse) mit der Koordinatenlängsachse (x) zusammenfällt und der zur Mittelachse senkrechte Querschnitt (ABCD) der Probe (3) in der Ebene (y-z) des Koordinatensystems liegt, c) die Krafteinleitungselemente (1,2) so gestaltet sind, daß die Wirkungslinie der Kraft (F) durch den Koordinatenursprung des kartesischen Koordinatensystems (x,y,z) und unter einem Winkel (a), gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich neunzig Grad, zur Ebene (x,y) und/oder unter einem Winkel (ß) gleich oder größer als Null Grad jedoch höchstens gleich neunzig Grad, zur Ebene (x,z) und/oder in der Ebene (x,z), der Ebene (x,y), der Ebene (y,z) und/oder der Achse (x), der Achse (y) und der Achse (z) verlaufen kann, d) die Krafteinleitungselemente (1,2) an ihren äußeren Oberflächen Gewindebohrungen oder dergleichen für den Anschluß an eine Belastungseinrichtung aufweisen, e) die Gewindebohrungen oder dergleichen so angeordnet sind, daß die Verbindungslinien zwischen jeweils zwei zusammengehörenden Gewindebohrungen an den beiden an der Probe (3) befestigten Krafteinleitungselementen (1,2) durch die Mitte des zu prüfenden Querschnitts an der Probe (3) gehen (Fig. 1).
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastübertragung zwischen den Krafteinleitungselementen (1,2) und den Enden der Probe (3) durch Bolzen, Klemmung, Klebung oder dgl. erfolgt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenartig gestaltete Proben aus verschiedenartigen Materialien aufnehmbar sind.
DE19823226148 1982-07-13 1982-07-13 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen Withdrawn DE3226148A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823226148 DE3226148A1 (de) 1982-07-13 1982-07-13 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823226148 DE3226148A1 (de) 1982-07-13 1982-07-13 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3226148A1 true DE3226148A1 (de) 1984-01-19

Family

ID=6168316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823226148 Withdrawn DE3226148A1 (de) 1982-07-13 1982-07-13 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3226148A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4429530A1 (de) * 1994-08-19 1996-02-22 Freundes Und Foerderkreis Des Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Deformationsverhaltens von schichtweise aufgebauten, verbundenen Strukturen
DE102010006163A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-21 Technische Universität Dresden, 01069 Vorrichtung für die mechanische Werkstoffprüfung zur Bestimmung der Schubkennwerte von Werkstoffen
CN103674696A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 哈尔滨工业大学 一种路面结构应力吸收层多角度大变形剪切试验夹具
CN105628496A (zh) * 2016-03-22 2016-06-01 北京航空航天大学 一种用于复合材料参数识别的多功能剪切试验夹具
CN106932267A (zh) * 2017-02-20 2017-07-07 广东工业大学 一种复合加载模式的材料微观力学性能测试夹持装置
CN109520831A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 山东中车风电有限公司 一种螺栓连接静力试验工装、试验系统及使用方法
CN110031288A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 王渡初 一种板材纯剪切实验加载装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4429530A1 (de) * 1994-08-19 1996-02-22 Freundes Und Foerderkreis Des Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Deformationsverhaltens von schichtweise aufgebauten, verbundenen Strukturen
DE102010006163A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-21 Technische Universität Dresden, 01069 Vorrichtung für die mechanische Werkstoffprüfung zur Bestimmung der Schubkennwerte von Werkstoffen
DE102010006163B4 (de) * 2010-01-20 2013-08-29 Technische Universität Dresden Vorrichtung für die mechanische Werkstoffprüfung zur Bestimmung der Schubkennwerte von Werkstoffen
CN103674696A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 哈尔滨工业大学 一种路面结构应力吸收层多角度大变形剪切试验夹具
CN105628496A (zh) * 2016-03-22 2016-06-01 北京航空航天大学 一种用于复合材料参数识别的多功能剪切试验夹具
CN106932267A (zh) * 2017-02-20 2017-07-07 广东工业大学 一种复合加载模式的材料微观力学性能测试夹持装置
CN109520831A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 山东中车风电有限公司 一种螺栓连接静力试验工装、试验系统及使用方法
CN109520831B (zh) * 2018-11-28 2021-06-18 山东中车风电有限公司 一种螺栓连接静力试验工装、试验系统及使用方法
CN110031288A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 王渡初 一种板材纯剪切实验加载装置
CN110031288B (zh) * 2019-05-17 2021-09-21 王渡初 一种板材纯剪切实验加载装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006015642B4 (de) Prüfvorrichtung für Rumpfschalen
DE102010006406B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Fügequalität einer Fügeverbindung
DE102010006163B4 (de) Vorrichtung für die mechanische Werkstoffprüfung zur Bestimmung der Schubkennwerte von Werkstoffen
WO2016029985A1 (de) Biaxiale messvorrichtung und verfahren zur bestimmung von normal- und schubspannungskorrelierten werkstoffparametern
DE102007005671B4 (de) Verfahren zur Materialprüfung
DE3226148A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ueberlagerter normal-, ebener und nichtebener schub-, bzw. wahlweiser ueberlagerter normal- und ebener schub-, ueberlagerter normal- und nichtebener schub-, ueberlagerter ebener und nichtebener schub-, reiner normal-, ebener schub- oder nichtebener schubbeanspruchung in proben oder dergleichen
DE102005058582B4 (de) Einspannanordnung für eine Flachprobe aus anisotropem Material
DE29607045U1 (de) Einrichtung zur Prüfung der Festigkeit von stehend verankerten Masten
DE19522247B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Proben und Probenspannvorrichtung
DE3617455C2 (de)
DE102017121405A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung des Bruchverhaltens
DE3041704C2 (de) Vorrichtung zur Einleitung von überlagerter Normal- und Scherbeanspruchung in Proben
DE698709C (de) Verfahren zum Pruefen der Haftfestigkeit der Plattierung auf plattierten Blechen
DE3225381A1 (de) Einrichtung zur pruefung der belastbarkeit von ebenen proben
DE2617656A1 (de) Vorrichtung fuer verformungs- und zerreissversuche an mehraxialen probekoerpern durch zug oder druck
DE19847210A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Prüfen des Ventiltellers von Keramikventilen
DE102006044522A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung von Torsionsmomenten im Submikronewtonmeterbereich
DE19802716C2 (de) Verfahren zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften dünner Schichten
DE102020127065B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Einspannen eines Prüfkörpers
DE20314761U1 (de) Vorrichtung zur mechanischen Werkstoffprüfung
DE19727754A1 (de) Vorrichtung zum Einspannen und Prüfen von Prüfkörpern
DE10143679C1 (de) Verfahren zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften dünner Schichten
DE901964C (de) Verfahren, Probestab und Vorrichtung zur Bestimmung der Sproedigkeit von Werkstoffen
DE102004048784B4 (de) Prüfvorrichtung für Scheibenproben
AT409038B (de) Keilspaltbruchprüfeinrichtung für kombinierte beanspruchung

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: RICHARD, HANS-ALBERT, PROF. DR., 4790 PADERBORN, D

8139 Disposal/non-payment of the annual fee