DE399892C

DE399892C - Procedure for testing materials

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Publication number: DE399892C
Application number: DES50995D
Authority: DE
Original assignee: Signal GmbH
Current assignee: Signal GmbH
Priority date: 1919-09-05
Filing date: 1919-09-05
Publication date: 1924-07-31

Description

Verfahren zur Prüfung von Materialien. Die Prüfung von Materialien, insbesondere von Metallen, wurde bisher in der Regel so vorgenommen, daß Probestücke bestimmter Form, insbesondere Stäbe, durch Längsbeanspruchung zum Zerreißen gebracht und dabei die Veränderung ihrer Länge und die Belastung an der Zerreißgrenze bestimmtwurde. Die Art der Beanspruchung war dabei meist eine rein* statische, die da-zu erforderlichen Maschinen warenkostspielig undumfangreich. Ferner ist es bekannt, das statische Verfahren durch ein dynamisches zu ersetzen, bei welchem ein das Probestück enthaltendes oder mechanisch beeinflussendes Schwingungsge-C ZD bilde in schnelle Schwingungen, zwecks Erzeugung eines entsprechend schnellen Zug- und Druckwechsels im Probestück, versetzt wird. Gemäß der Erfindung erfolgtdiefürdie Prüfung erforderliche Materialbeanspruchung in der Weise, daß die Erregung# des Schwingungsgebildes in gleicher Frequenz mit dessen Eigenschwingungszahl bewirkt wird. Die Art und Weise, wie die Erregung des Schwingungsgebildes erfolgt, ist für die Erfindung im Prinzip gleichgültig. Sie kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, mechanisch oder elektrisch sein.Methods of testing materials. The testing of materials, in particular of metals, has so far usually been made so that specimens certain shape, especially rods, caused to tear by longitudinal stress and thereby the change in their length and the stress at the breaking point were determined. The type of stress was mostly purely static, the one required for it Machines were expensive and extensive. It is also known that the static To replace the method with a dynamic one, in which a sample containing or mechanically influencing vibrations. C ZD form into rapid vibrations, for the purpose of generating a correspondingly rapid tension and pressure change in the test piece, is moved. According to the invention, the material stress required for the test is carried out in such a way that the excitation # of the oscillation structure in the same frequency with whose natural frequency is caused. The way the excitement of the Vibration pattern takes place, is in principle indifferent to the invention. she can be continuous or discontinuous, mechanical or electrical.

Bei elektrischer Erre-ung der Schwingungsg e te bilde, deren man sich *jawohl in ers r Linie bedienen wird -, läßt sich die Schwingungszahl mit Hilfe jedes beliebigen Frec ZD quenzmessers feststellen. Auch aus der Tourenzahl der Wechselstrommaschine kann sie in einfacher Weise ermittelt werden. Die Schwingungsweite kann man mikrometrisch, mikroskopisch oder ebenfalls elektrisch messen, indem man beim elektromagnetischen Vibrator die betreffenden Konstanten mißt oder in allen Fällen die schwingenden Teile mit einer auf dem- Telephonprinzip beruhenden oder einer anderen elektrischen Meßvorrichtung verbindet. Ein besonderer Vorteil dieses Materialprüfungsverfahrens liegt darin, daß man die Materialprüfung bei wiederholter wechselnder Beanspruchung, die bei dem statischen Verfahren außerordentlich viel Zeit beansprucht, in äußerst kurzer Zeit erhält. Bei einer Eigenschwingungszahl des Schwingungsgebildes von i ooo Perioden braucht man für eine Million Dehnungen iooo Sekunden, d.h. etwas mehr als eine Viertelstunde.In the case of electrical excitation, the vibrations are generated * yes, it is primarily used - the number of vibrations can be determined with the help of any Frec ZD frequency meter. Also from the number of revolutions of the alternating current machine it can be determined in a simple manner. The oscillation amplitude can be measured micrometrically, Measure microscopically or electrically by using the electromagnetic Vibrator measures the constants in question, or in all cases the vibrating ones Share with telephone or other electrical Measuring device connects. A particular advantage of this material testing method lies in the fact that the material test is carried out in the event of repeated alternating loads, which takes an extremely long time in the static process, in extremely a short time. With a natural frequency of the oscillation structure of i You need ooo periods for a million stretches 100 seconds, i.e. a little more than a quarter of an hour.

Durch die Tatsache, daß das zu prüfende Material als Verbindungsglied (elastische Kraft) zwischen zwei Massen angeordnet ist, erhält man klare, d.h. berechenbare Amplitüdenverhältnisse gegenüber solchen Gebilden, bei denen Masse und elastische Kraft über die ganze Ausdehnung des Schwingungs-U ",ebildes gleichmäßig verteilt sind, und kann auf diese Weise die Materialbeanspruchung direkt berechnen.By the fact that the material to be tested acts as a connecting link (elastic force) is arranged between two masses, one obtains clear, i.e. calculable Amplitude ratios compared to structures in which mass and elastic Force evenly distributed over the entire extension of the oscillation U "image and can thus directly calculate the material stress.

Man wird bei derartigen Prüfungen meist I so vorgeben, daß das zu prüfende Material keinerlei Vorspannung oder Vordruck ausgesetzt wird, d.h. daß durch die oszillatoriscbe Beanspruchung abwechselnd Dehnungen und Kompressionen des Probestückes eintreten. Wenn die Aufgabe vorliegt, lediglich Dehnun-Z, Z-en oder ledi-lich Konipressionen #,orzunehnien, so wird erfindungsgemäß auf,daszuprüfende Materialstück eine statische Vorspannung oder ein statischer Vordruck ausgeübt, der die zu vertneidende Kompressions- oder Dehnungsphase der Schwingung ausgleicht. Die s tatische Beeinflussung kann elektromagnetisch, hydraulisch, durch Federkraft oder durch Gewichte erfolgen, am einfachsten vielleicht dadurch, daß man den einen der zur Bildung des Schwingungsgebildes erforderlichen Massenteile "enü"-end groß macht und mittels des zu prüfenden Materialteils an dem anderen aufhängt.In such exams you will usually be I pretend that the material to be tested is not subjected to any pre-tension or pre-pressure, i.e. that alternating elongations and compressions due to the oscillatory stress of the specimen. If the task is there, just stretch-Z, Z-en or just conipressions, or to be used, according to the invention, that which is to be tested Piece of material exerted a static pre-tension or a static pre-pressure, which compensates for the compression or expansion phase of the vibration to be cut. The static influence can be electromagnetic, hydraulic or spring force or by using weights, perhaps the easiest way to do this is by one the mass parts required for the formation of the oscillation structure are "enu" -end large makes and hangs on the other by means of the part of the material to be tested.

In den Abb. i und 2 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.In Figs. I and 2 embodiments of the invention are schematic shown.

In der Abb. i bezeichnet i den zu prüfenden Stab, der in einem Träger 2 eingeschraubt und mittels einer Gegenmutter 3 festgelegt ist. Am unteren Ende des Stabes ist ein gleichzeitig als Magnetanker dienendes Eisen-11ewicht 4 angeschraubt und ebenfalls mittels einer Gegenmutter 5 festgezogen. Das Schwin-Z, gungsgebilde wird also durch die Teile i und 4 n "e c bildet. Gegenüber 4 ist ein Elektromagnet 6 angebracht, der mit Hilfe der Spule7 mit Wechselstrom erregt wird und das Gebilde 1, 4 in Schwingungen versetzt.In Fig. I denotes i to be tested rod which is screwed into a carrier 2 and secured by a counter nut 3. At the lower end of the rod, an iron weight 4, which also serves as a magnet armature, is screwed and also tightened by means of a lock nut 5. The oscillation formation is thus formed by the parts i and 4 n "e c . An electromagnet 6 is attached opposite 4, which is excited with alternating current with the aid of the coil 7 and sets the structure 1, 4 in oscillation.

In der Abb. 2 ist eine Einrichtung dargestellt, bei der zwei Massen am Ende des zu prüfenden Stabes i befestigt sind, die gegeneinander schwingen. Besondere Widerlager odei Träger sind hierbei vermieden. Das Ganze kann beliebig frei aufgehängt oder sonstwie so gelagert werden, daß es fr6 schwingen kann. Der Anker 4 sitzt an einem Ende des Stabes i und ist so geformt, daß er bis nahe an das am anderen Ende als zweiter Massenteil wirkende Magnetfeld 6 heranreicht.In Fig. 2 a device is shown in which two masses are attached to the end of the rod to be tested i, which vibrate against each other. Special abutments or carriers are avoided here. The whole thing can be freely suspended or otherwise stored in such a way that it can vibrate freely. The armature 4 sits at one end of the rod i and is shaped so that it comes close to the magnetic field 6 acting as a second mass part at the other end.

Die Einrichtung der Abb. i kann auch zur Prüfung mit Vorspannung (nur auf Zug) verwendet werden, wenn man die Masse 4 -so groß macht, daß die durch sie erzeugte Del-iel nung des Stabes die beim Zurückschwingen der Masse.4 auftretende Kompression aufliebt. Bei kleinerer Masse 4 kann die Vorspannung auch durch entsprechende Erregung des Magnetfeldes 6 mit Gleichstrom erfolgen. C Ebenso kann bei einer solchen Einrichtung die Vorbeanspruchung im entgegengesetzten Sinne, d. h. im Sinne einer konstanten Druckbeanspruchung, erfolgen, indem man z. B. die Masse 4 oberhalb des Stabes anordnet oder den Magneten auf der anderen Seite der Masse 4 wirken läßt.The device in Fig. I can also be used for testing with pre-tensioning (only on tension) if the mass 4 is made so large that the displacement of the rod produced by it compensates for the compression that occurs when the mass 4 swings back falls in love. In the case of a smaller mass 4, the bias voltage can also take place by appropriate excitation of the magnetic field 6 with direct current. C Likewise, with such a device, the pre-stressing in the opposite sense, i.e. H. in the sense of a constant compressive stress, take place by z. B. the mass 4 is arranged above the rod or the magnet on the other side of the mass 4 can act.

In der Abb. 2 ist gleichzeitig eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Größe der Bewegungsamplitüde dargestellt, an den Massenteilen 4 und 6 sind Anker 8 und Feld 9 eines zweiten kleineren Magnetsystems befestigt, in dessen Spule io bei der Bewe ' gun der Massen 4 und 6 Ströme induziert werden. Dieselben werden in dem Meßinstrument ii gemessen und aus ihnen wird die Größe der Bewegungsamplitüde von 4 und 6 bestimmt. Diese Bestimmun- kann auch akustisch mit Hilfe eines an Stelle von ii angeschalteten Telephons erfolgen. Es ist auch nich unbedingt erforderlich, ein besonderes Magnetsystem für diese Messung zu verwenden, wie es in Abb. 2 der Deutlichkeit halber dargestellt ist; man kann vielmehr die Massen 4 und 6 selbst dazu benutzen und einen in einer besonderen Spule dieses Systems induzierten Strom messen.In Fig. 2 a measuring device for determining the size of Bewegungsamplitüde is simultaneously shown to the ground portions 4 and 6 are armature 8 and box 9 is mounted a second smaller magnetic system in the coil of the masses gun io in BEWE '4 and 6 flows be induced. These are measured in the measuring instrument ii and the magnitude of the amplitude of movement of 4 and 6 is determined from them. This determination can also be made acoustically with the aid of a telephone connected instead of ii. It is also not absolutely necessary to use a special magnet system for this measurement, as shown in Fig. 2 for the sake of clarity; one can rather use the masses 4 and 6 themselves for this purpose and measure a current induced in a special coil of this system.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for testing, of materials in which an oscillating structure containing or mechanically influencing the sample in fast Schwin-Z,, movements for the purpose of generating a correspondingly fast approach. and pressure change is offset in the test piece, characterized in that the excitation of the oscillation structure takes place in the same frequency with its natural oscillation number.

2. A method for testing materials according to claim i, characterized in that the to be tested pieces of a pre-tensioning or a pre-pressure by special means be subjected.

Device for determining the magnitude of the stress in a Device for material testing according to claim i, characterized by means (i i) for measuring the current flowing in one with the vibrating parts Coil is induced in the movement of the same.

4. Device according to claim 4, da-C by - indicates that a telephone is used as a measuring instrument.