Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Ei
genspannungen in Bauteilen durch stufenweises Einarbeiten
einer Ringnut gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method for determining egg
gene stresses in components through gradual incorporation
an annular groove according to the preamble of the main claim.
Ein
derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 27 22 655 bekannt.
Dieses bekannte Verfahren wird so ausgeführt, daß stufen
weise eine Ringnut in die Oberfläche des auszumessenden
Teiles eingearbeitet, die stirnseitige Oberflächenrückfede
rung des stehengebliebenen Meßstellenkernes in Abhängigkeit
von der Tiefe der Ringnut gemessen und nach Einarbeiten der
ersten Ringnut bis zur Wirkungstiefe der Abklingfunktion des
Dehnungsaufnehmers der stehengebliebene Meßstellenkern
mechanisch entfernt wird. Danach wird das Verfahren an der
so entstandenen "neuen" Meßstelle wiederholt, solange, bis
die vorgegebene Gesamteinstichtiefe erreicht ist. Der Meß
stellenkern wird immer dann mechanisch abgearbeitet, wenn
das Reaktionsvermögen des Dehnungsaufnehmers, z. B. einer
DMS-Rosette, erschöpft ist. Dies ist der Fall in etwa 5mm
Tiefe. Bei aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzten
Schichtverbundwerkstoffen führt diese Vorgehensweise nicht
zum gewünschten Ergebnis. Bei Durchführung der Messungen
nach dem vorbekannten Verfahren treten nach Überschreiten
der Werkstoffgrenze nur noch geringe Dehnungsreaktionen auf,
obwohl das Reaktionsvermögen eines Dehnungsaufnehmers (DMS-
Rosette) noch nicht erschöpft ist. Wird mit einer DMS-Roset
te über die Werkstoffgrenze hinweg gemessen, so führt die
Auflage des obersten Werkstoffes zur Behinderung von Deh
nungsreaktionen in der nachfolgenden Werkstoffschicht. Die
so ermittelten Formänderungen führen zu großen Fehlern bei
den daraus errechneten Eigenspannungen. Die Folge davon sind
falsche Auswertungsergebnisse. Dies ist nachteilig.A
Such a method is known from DE-PS 27 22 655.
This known method is carried out so that stages
have an annular groove in the surface of the measured
Part incorporated, the front surface feedback
depending on the remaining measuring point core
measured from the depth of the ring groove and after incorporating the
first ring groove to the depth of the decay function of the
Strain sensor of the remaining measuring point core
is removed mechanically. After that, the procedure at the
the "new" measuring point thus created is repeated until
the specified total penetration depth has been reached. The meas
the core of the position is always processed mechanically if
the responsiveness of the extensometer, e.g. B. one
DMS rosette, is exhausted. This is the case in about 5mm
Depth. When composed of different materials
Layered composites do not use this procedure
to the desired result. When performing the measurements
according to the previously known procedure occur after exceeding
only minimal expansion reactions at the material limit,
although the reactivity of a strain gauge (strain gauge
Rosette) is not yet exhausted. Is with a DMS roset
measured across the material limit, the
Support of the top material to prevent deh
reaction in the subsequent material layer. The
Form changes determined in this way lead to large errors
the residual stresses calculated from it. The consequence of this are
wrong evaluation results. This is a disadvantage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gat
tungsgemäße Meßverfahren so auszugestalten, daß aussagekräf
tige Meßergebnisse auch für die Ermittlung von Eigenspan
nungen an Schichtverbundkörpern erhalten werden können.The invention is therefore based on the object, the gat
to design measuring methods in such a way that meaningful
term measurement results also for the determination of residual chip
can be obtained on composite layers.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß immer bei Erreichen
der Werkstoffgrenze der Meßstellenkern 2 mechanisch abgear
beitet wird und der Meßvorgang so oft wiederholt wird, bis
die Dehnungsreaktionen jeder Einzelkomponente (A, B, C) des
Schichtverbundes ermittelt sind, wobei zur Ermittlung der
Gesamteigenspannungen des Bauteiles die Meßwerte der einzel
nen Schichten mathematisch addiert werden. Durch dieses
schrittweise Vorgehen und Abarbeiten des Meßstellenkernes,
immer bei Erreichen der Werkstoffgrenzen, ist es auf einfa
che Weise möglich, die Eigenspannungen in Schichtverbundkör
pern genau und eindeutig zu ermitteln.This object is achieved in that, when the material limit of the measuring point core 2 is reached, machining is carried out mechanically and the measuring process is repeated until the expansion reactions of each individual component (A, B, C) of the layer composite are determined, with the determination of the total residual stresses of the Component the measured values of the individual layers are added mathematically. Through this step-by-step procedure and processing of the measuring point core, always when the material limits are reached, it is possible in a simple manner to determine the residual stresses in layered composite bodies precisely and unambiguously.
Die Kalibrierung des Dehnungsaufnehmers erfolgt nach den
bekannten Methoden.The strain gauge is calibrated according to the
known methods.
Anhand der nachfolgenden Figuren ist die Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Es zeigen:The mode of operation of the
The method according to the invention explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Meßstelle mit einer
abgetragenen Werkstoffschicht;
Fig. 1 shows a cross section through the measuring point with an ablated material layer;
Fig. 2 einen, an einem Schichtverbundwerkstoff mit einer
DMS-Rosette ermittelten Dehnungsverlauf; Fig one, determined on a composite multilayer material with a strain gage rosette strain curve 2;.
Fig. 3 einen, an einem Schichtverbundwerkstoff mit zwei
DMS-Rosetten ermittelten Dehnungsverlauf.3 shows a, calculated on a layer composite having two strain gauge rosettes strain curve..
Fig. 1 zeigt einen Schichtverbundkörper 1, welcher aus den
Werkstoffen A, B, C besteht. Nach der Ermittlung der Deh
nungsreaktionen im Werkstoff A wurde der Meßstellenkern 2
bis zur Werkstoffgrenze A-B abgetragen und auf diese "neue"
Meßstelle eine neue DMS-Rosette 3 aufgeklebt. Danach wurde
schrittweise in den Schichtwerkstoff B eine Ringnut 4 einge
arbeitet und die Dehnungsreaktionen ermittelt. An der Grenze
zwischen den Werkstoffen B und C wird der Gesamtvorgang wie
derholt. Fig. 1 shows a laminated body 1 , which consists of the materials A, B, C. After determining the strain reactions in material A, the measuring point core 2 was removed up to the material limit AB and a new strain gauge rosette 3 was glued to this "new" measuring point. Then an annular groove 4 was worked into the layer material B step by step and the expansion reactions were determined. The entire process is repeated at the border between materials B and C.
Wurden die Messungen mit nur einer DMS-Rosette über mehrere
Schichtwerkstoffe vorgenommen, so ergab sich der aus Fig. 2
ersichtliche Dehnungsverlauf. Wie daraus deutlich entnehmbar
ist, ist der Dehnungsverlauf asymmetrisch. Dieser asymmetri
sche Verlauf der Dehnungen, bzw. der Eigenspannungen, kann
den tatsächlichen Verhältnissen im Werkstoff nicht entspre
chen, da es Spannungsungleichgewicht bedeutet. Fig. 3 zeigt
deutlich, daß bei Messung mit zwei DMS-Rosetten, bei sonst
gleichbleibenden Verhältnissen, der Dehnungs- bzw. Eigen
spannungsverlauf in dem Schichtverbundkörper symmetrisch
ist. Diese Tatsache entspricht den wirklichen physikalischen
Gegebenheiten im Werkstoff.If the measurements were carried out with only one strain gauge rosette over several layer materials, the strain curve shown in FIG. 2 resulted. As can clearly be seen from this, the course of the stretch is asymmetrical. This asymmetrical course of the strains, or the internal stresses, cannot correspond to the actual conditions in the material, since it means stress imbalance. Fig. 3 clearly shows that when measuring with two strain gauge rosettes, with otherwise constant conditions, the strain or internal stress curve in the laminated body is symmetrical. This fact corresponds to the real physical conditions in the material.