DE4124700A1 - Verfahren und anordnung zur messung von verformungen und/oder risslaengen an proben oder pruefkoerpern - Google Patents

Description

Ein Verfahren zur photo-elektrischen berührungslosen Messung von mit Ortsverschiebungen verbundenen Dehnungsab­ läufen im Zugversuch an lichtstreuenden, opaken oder transparenten Werkstoff- bzw. Objektoberflächen ist aus der EP-B1-00 23 643 bekannt. Hierbei wird mittels einer Beleuchtungseinrichtung ein Beleuchtungsstrahl, z. b. ein Laserstrahl hoher Strahlungsdichte, sowie mittels einer Projektionsoptik auf der Objektoberfläche ein Abtastfleck erzeugt. Mit Hilfe eines komplizierten Abtast- und Auswerteverfahrens wird der Dehnungsablauf rekonstruiert.

Bei einem Verfahren und einer Anordnung zur berührungslo­ sen Messung von Längenänderungen an Bauteilen mit einer Laser-Lichtquelle und einer Signalverarbeitungseinrichtung werden Blenden verwendet, deren Querschnitt oder Meßspalt durch die zu messende Längenänderung beeinflußbar ist. Die durch den Blendenquerschnitt beeinflußte Lichtintensität wird erfaßt, in ein elektrisches Signal umgewandelt und als Längenänderung ausgewertet (EP-A1-02 55 552). Um bei diesem Verfahren ein exaktes Meßergebnis zu erhalten, muß die Lichtintensität der Lichtquelle immer konstant sein.

Bei einem weiteren Verfahren (DE 37 20 248) zur Messung von Verformungen an Proben oder Prüfkörpern in Prüfmaschi­ nen werden an der Probe angeordnete Umlenkspiegel verwendet, die den Lichtstrahl einer Lichtquelle auf Positionsdetektoren leiten, die mit einer Auswerteelektro­ nik verbunden sind. Dadurch können Dehnungen der Probe oder Verformungen an der Probe erfaßt werden. Ein weiteres Verfahren (Bisher nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 40 02 293.5) zur berührungslo­ sen Messung von Verformungen an Proben oder Prüfkörpern zeichnet sich dadurch aus, daß an der Probe Elemente angeordnet sind, die Lichtstrahlen abgeben. Diese Licht­ strahlen werden auf Positionsdetektoren gelenkt, so daß eine Positionsänderung der an der Probe befestigten Elemente eine Lichtpunktverschiebung auf dem Positionsde­ tektor ergibt, die in einer anschließenden Auswerteelek­ tronik ausgewertet werden kann.

Aus dem "Handbuch für experimentelle Spannungsanalyse", Prof. Dr. Ing. Christof Rohrbach, VDI-Verlag, Düsseldorf 1989, Seiten 433, 434 ist ein Meßgerät bekannt, bei dem mehrere LED′s an einem Meßobjekt befestigt sind, die in schneller Folge nacheinander zum Leuchten gebracht werden. Die von den LED′s abgegebenen Lichtstrahlen treffen auf einen Positionsdetektor auf, der mit einer Auswerteschal­ tung in Verbindung steht. Diese Meßanordnung ist jedoch für schnelle Bewegungsabläufe ungeeignet und aufgrund der großen Linearitätsfehler nur für große Dehnungen brauch­ bar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung von Verformungen und/oder Rißlängen an Proben oder Prüfkörpern zu schaffen, das universell einsetzbar und kostengünstig ist und ein exaktes Meßergebnis liefert.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der Anordnung zur Messung von Verformungen und/oder Rißlängen an Proben in Prüfmaschinen ist es möglich, statische und/oder dynamische Verformungen, hervorgerufen durch Axialkräfte, Torsionsbelastung, Biegebelastung sowie kombinierte Belastungsfälle, zu messen. Des weiteren können Rißaufweitungen gemessen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Anordnung ist daher universell einsetzbar. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Messung von Verformungen an Prüfkörpern für hochdynamische Prüfungen geeignet.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß an der Probe oder an mit der Probe verbundenen Elementen lichtdurch­ lässige Stellen angeordnet sind. An der Probe müssen dadurch keine elektronischen Bauteile angeordnet werden, so daß diese Ausbildung sehr robust ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß die mit der Probe verbundenen Elemente als Bleche ausgebildet sind. Die Bleche besitzen eine geringe Masse, so daß auch hochfrequente Prüfungen möglich sind. Weiterhin sind die Bleche kostengünstig und einfach herzustellen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Bleche mittels eines Klemmbügels an der Probe befestigt sind, so daß der Meßbasisabstand jederzeit einfach und beliebig verstellt werden kann.

Bei einem großen Meßbasisabstand kann jeder lichtdurch­ lässigen Stelle eine Lichtquelle und ein lichtempfindli­ ches Element zugeordnet werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, das lichtempfindliche Element als Positionsdetektor auszubil­ den. Der Positionsdetektor ist in bekannter Weise als optisch-elektronischer Positionsdetektor ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die Lage eines Lichtpunktes, der auf den Positionsdetektor geworfen wird, in einer nachgeschalteten Auswerteelektronik mit hoher Genauigkeit zu erfassen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die mit der Probe verbundenen Elemente als Kraftüber­ tragungs- und/oder Auflageelemente ausgebildet, in die jeweils eine Durchgangsbohrung eingebracht wird. Bei dem 3-Punkt-Biegeversuch ist die Probe auf zwei Rollen gelagert und wird über eine weitere Rolle belastet. In diese ohnehin bei diesem Versuch angeordneten Auflage- und Kraftübertragungselemente wird eine Durchgangsbohrung eingebracht, so daß ohne zusätzliche Bauteile in einfacher Weise eine Messung der bei Belastung der Probe auftreten­ den Verformungen möglich ist.

Für Versuche unter klimatischen Bedingungen kann um die Probe ein Gehäuse, z. B., eine Heizkammer angeordnet werden, wobei die Lichtquelle, der Positionsdetektor und die Auswerteelektronik außerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Anordnung zur Messung von Axialverformungen,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Anordnung zur Durchführung eines Vier-Punkt- Biegeversuchs,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Anordnung zur Messung von Torsionsverformun­ gen an einer Rundprobe,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5

Fig. 7 eine Anordnung zur Messung von Querdehnungen,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 eine Anordnung zur Messung von Rißaufweitungen an CT-Proben in Schnittdarstellung In Fig. 1 ist eine Probe 1 dargestellt, die als Flachprobe ausgebildet ist, die in ihrem mittleren Bereich einen rechteckigen Querschnitt und an den beiden Endbereichen jeweils einen verbreiterten Querschnitt aufweist. Die Probe 1 ist an den beiden Endbereichen jeweils mit geeigneten Einspannvorrichtungen einer bekannten Prüfma­ schine derart eingespannt, daß die Längsachse 2 der Probe 1 mit der Belastungsachse der Prüfmaschine zusammenfällt. An dem mittleren Bereich der Probe 1 sind auf einer der beiden breiteren Seiten in Längsrichtung der Probe 1 beabstandet zwei bandförmige Blechstreifen 3, 4 ange­ bracht. Die Blechstreifen 3, 4 weisen jeweils an einer der Probe 1 zugewandten Seite Meßschneiden 16 auf. Beabstandet von den Meßschneiden 16 sind an der der Probe 1 zuge­ wandten Seite der Blechstreifen 3, 4 halbkreisförmige Gleitelemente 17 angeordnet. Die beiden Blechstreifen 3, 4 werden beispielsweise an die Probe 1 geklemmt oder geklebt, oder auf eine andere Art befestigt, wobei die Blechstreifen 3, 4 einerseits über die Meßschneiden 16 fest mit der Probe 1 verbunden sind und andererseits über die Gleitelemente 17 an der Probe 1 lose anliegen. Der Abstand A, der durch den Abstand der beiden Auflagestellen der Meßschneiden 16 definiert ist, entspricht der Meßbasis eines herkömmlichen Dehnungsaufnehmers.

Die beiden Blechstreifen 3, 4 sind derart an der Probe 1 angeordnet, daß sie jeweils an der einen Kante der Probe 1 bündig anliegen und über die zweite Kante hinausragen. In diesen über die Kante der Probe 1 hinausragenden Bereich der Blechstreifen 3, 4 ist jeweils eine Durchgangsbohrung 5, 6 eingebracht. Anstatt der Durchgangsbohrung 5, 6 können auch andere Durchtrittsöffnungen, beispielsweise Schlitze in die Blechstreifen 3, 4, eingebracht werden.

In Fig. 2 ist in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Anordnung zur Messung von Längsdehnungen an der Probe 1 dargestellt, wobei die Probe 1 in einer Schnittdar­ stellung abgebildet ist. Ein Lichtstrahl 7 einer punktför­ migen Lichtquelle 8, vorzugsweise einer Laserlichtquelle, wird auf eine Aufweitungslinse 9, beispielsweise eine Zylinderlinse, gelenkt, die den Lichtstrahl 7 in ein Lichtband 10 aufweitet. Das Lichtband 10 fällt im Strahlengang anschließend auf die Probe 1 und die daran befestigten Blechstreifen 3, 4. Da die Blechstreifen 3, 4 jeweils eine Durchgangsbohrung 5, 6 aufweisen, tritt nur ein Lichtbündel 13, 14, das dem Durchmesser der Durch­ gangsbohrung 5, 6 entspricht, auf der dem Lichtband 10 abgewandten Seite des Blechstreifens 3, 4 aus und trifft anschließend auf einen Positionsdetektor 11, 12. Die Durchgangsbohrungen 5, 6 in den Blechstreifen 3, 4 werden so groß gewählt, daß keine Interferenzen auftreten.

Bei Kraftbeaufschlagung der Probe 1 in Richtung des Pfeils 15 über nicht dargestellte Kraftübertragungseinheiten, stellt sich eine Längenänderung der Probe 1 ein. Da die an der Probe 1 befestigten Blechstreifen 3, 4 entsprechend der Längenänderung, ihren Abstand zueinander ändern und somit auch gleichermaßen der Abstand der Bohrungen 5, 6 zueinander verändert wird, wird diese Längenänderung exakt als Lichtpunktverschiebung auf den Positionsdetektoren 11, 12 abgebildet. Die Positionsdetektoren 11, 12 sind in bekannter Weise als optisch elektronische Positionsdetek­ toren ausgebildet und ermöglichen es, die Lage eines Lichtpunktes, der auf den Detektor geworfen wird, in einer nachgeschalteten, nicht dargestellten Auswerteelektronik mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Aufgrund der Licht­ punktverschiebung kann in einfacher Weise bei bekanntem Meßbasisabstand A und bekannter Krafteinleitung in die Probe 1 die Dehnung der Probe 1 ermittelt werden. Um exakte und reproduzierbare Meßergebnisse erzielen zu können, müssen die Blechstreifen 3, 4 ein möglichst geringes Eigengewicht besitzen und dürften während des Versuchs ihre Position an der Probe 1 nicht verändern.

Bei einem großen Meßbasisabstand können auch für jeden Blechstreifen 3, 4 ein Laser und eine im Strahlengang nachgeschaltete Aufweitungslinse vorgesehen werden. Das von der Aufweitungslinse erzeugte Lichtband 10 muß so dimensioniert sein, daß sowohl im unbelasteten Zustand der Probe 1, als auch bei Kraftbeaufschlagung und somit Längsdehnung der Probe 1 ein Lichtstrahl 13, 14 durch die Durchgangsbohrung 5, 6 der Blechstreifen 3, 4 fällt und somit jederzeit eine Lichtpunktverschiebung auf den Positionsdetektoren 11, 12 abgebildet und ausgewertet werden kann.

Die Probe 1 kann auch beispielsweise als Rundprobe ausgebildet sein. Es kann auch eine andere beliebige, nicht genormte Probenform eingesetzt werden.

Die Blechstreifen 3, 4 können auch eine beliebige andere Form besitzen und können auch aus anderen Materialien bestehen. Die Blechstreifen können als Folien ausgebildet sein.

In Fig. 3 und Fig. 4 ist eine Anordnung zur Bestimmung der Biegefestigkeit einer Probe 20 aus keramischen Hochlei­ stungswerkstoffen dargestellt. Bei diesem sogenannten Vierpunkt-Biegeversuch liegt eine Probe 20, die einen rechteckigen Querschnitt aufweist, an ihren beiden Endbereichen jeweils auf einer Stützrolle 21 auf. Die Stützrollen 21 liegen auf einer festen Unterlage 22 frei beweglich auf. Die Probe 20 wird über zwei weitere Rollen, die sogenannten Belastungsrollen 23, belastet. Die Belastungsrollen 23 liegen auf der den Stützrollen 21 abgewandten Seite der Probe 20 auf. Die Anordnung der Stützrollen und der Belastungsrollen ist in der DIN 51 110 Teil 1, Seite 2, Bild 1, dargestellt.

Die Stützrollen 21 und die Belastungsrollen 23 weisen jeweils eine zentrale, in Längsrichtung der Rollen 21, 23 sich erstreckende Durchgangsbohrung 24 auf. Ausgehend von einer punktförmigen Lichtquelle 25, vorzugsweise einer Laserlichtquelle, wird ein Lichtstrahl 26 auf eine Aufwei­ tungslinse 27 gelenkt, die den Lichtstrahl 26 in ein Lichtband 28 aufweitet. Das Lichtband 28 fällt anschließend auf die Stirnseite der einen Belastungsrolle 23 und gelangt lediglich durch die in der Rolle einge­ brachte Durchgangsbohrung 24 hindurch, so daß auf der anderen Stirnfläche der Belastungsrolle 27 ein Lichtstrahl 29 austritt, der anschließend auf einen Positionsdetektor 30 trifft. Der zweiten Belastungsrolle 23 und den beiden Stützrollen 21 ist jeweils ebenfalls eine Laserlichtquelle 25, eine Aufweitungslinse 27 und ein Positionsdetektor 30 in oben beschriebener Weise zugeordnet.

Bei Belastung der Probe 20 (Kraftbeaufschlagung in Richtung des Pfeils 31) verändern die Stütz- und Bela­ stungsrollen 21, 23 entsprechend der Durchbiegung der Probe 20 ihre Lage. Diese Lageveränderung wird als Lichtpunktverschiebung auf den den Belastungs- und Stützrollen 21, 23 zugeordneten Positionsdetektoren 30 abgebildet und in einer den Positionsdetektoren 30 nachge­ schalteten Auswerteelektronik ausgewertet. Aufgrund der bekannten Krafteinleitung und der definierten Lage der Abstütz- und Belastungsrollen zueinander kann aufgrund der Lichtpunktverschiebungen die Durchbiegung der Probe errechnet und angezeigt werden. Die in der Fig. 3 und Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung beim Vierpunkt- Biegeversuch kann auch beim Dreipunkt-Biegeversuch eingesetzt werden. Der Dreipunkt-Biegeversuch unterschei­ det sich vom Vierpunkt-Biegeversuch lediglich dadurch, daß nur eine Belastungsrolle vorgesehen ist, die mittig zwischen den beiden Abstützrollen auf der den Stützrollen abgewandten Seite der Probe aufliegt.

Für die Messung von Torsionsverformungen kann eine Anordnung nach Fig. 5 verwendet werden. Hierfür ist eine an sich bekannte Probe 40, die als Rundprobe ausgebildet ist, an ihren beiden Enden in geeigneten, nicht darge­ stellten Einspannvorrichtungen einer Prüfmaschine eingespannt. Die Probe 40 wird bei der Torsionsbelastung, die durch die Pfeile 41 angedeutet ist, um ihre Längsach­ se 42 tordiert. Um die dabei auftretende Torsionsdehnung zu ermitteln, sind an der Probe 40 zwei Bleche 43, 44 angeklemmt. Die beiden Bleche 43, 44 liegen jeweils an der Probe 40 an und sind hierfür an einer Seite entsprechend dem Probendurchmesser halbkreisförmig oder prismatisch ausgespart. Beide Bleche 43, 44 werden mit Klemmbügeln 45 an die Probe 40 geklemmt. Die Befestigung der Bleche 43, 44 an der Probe 40 ist in Fig. 6 dargestellt.

Die Bleche 43, 44 sind in ihrer Längserstreckung unter­ schiedlich lang ausgebildet und weisen beide jeweils eine Durchgangsbohrung 46, 47 auf. Beide Bleche 43, 44 sind in Längsrichtung der Probe 40 beabstandet derart an der Probe 40 befestigt, daß die Längsachse der Bleche 43, 44 jeweils orthogonal zur Längsachse 42 der Probe 40 ausgerichtet ist, und die Mittelachse der Bohrungen 46, 47 der beiden Bleche 43, 44 jeweils parallel zur Längsachse 42 der Probe 40 verlaufen. Weiterhin sind die beiden Bleche 43, 44 im wesentlichen fluchtend untereinander angeordnet, wobei ein Blech 43 in radialer Richtung der Probe 40 weiter von der Probe 40 hinausragt als das andere, und die Mittelach­ se der Bohrungen 46, 47 der Bleche 43, 44 in radialer Richtung der Probe 40 einen unterschiedlichen Abstand aufweisen. Wie bereits ausführlich bei den anderen Ausführungen beschrieben, ist jedem Blech 43, 44 eine Lichtquelle 48, eine Aufweitungslinse 49 und ein Positi­ onsdetektor 50 zugeordnet.

Bei Torsionsbelastung der Probe 40 ändern die an der Probe 40 befestigten Bleche 43, 44 ihre Lage zueinander, was eine Lichtpunktverschiebung auf den Positionsdetektoren 50 bewirkt. Diese Lichtpunktverschiebung kann entsprechend ausgewertet werden.

In Fig. 6 ist die federelastische Befestigung der Bleche 43, 44 mittels Klemmbügel 45 dargestellt. Die Klemmbügel 45 sind einerseits in entsprechenden Bohrungen 51 der Bleche 43, 44 fixiert und umgreifen andererseits die den Blechen 43, 44 abgewandte Seite der Probe 40.

Für die Messung von Querdehnungen kann eine Anordnung nach Fig. 7 verwendet werden. An einer Probe 60, die als Flachprobe ausgebildet ist, die eine Längsachse 61 aufweist, sind an gegenüberliegenden Seiten 62, 63 der Probe 60 zwei Bügel 64, 65 mittels einer Federklemme 66 federelastisch angebracht. Die beiden Bügel 64, 65 sind symmetrisch zur Längsachse 61 der Probe 60 angeordnet und sind über zwei Meßschneiden 67, 68 an der Probe 60 abgestützt. Die Meßschneiden 67, 68 sind jeweils an den beiden Endbereichen jedes Bügels 64, 65 ausgebildet. Der obere Endbereich der beiden Bügel 64, 65 ist quaderförmig ausgebildet und weist zwei Durchgangsbohrungen 69, 70 auf, wobei eine Bohrung 70 zur Befestigung der Federklemme 66 und die zweite Durchgangsbohrung 69 als Durchtrittsöffnung für einen Lichtstrahl dient.

Die Mittelachsen der Durchgangsbohrungen 69, 70 der beiden Bügel 64, 65 liegen bei diesem Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen Ebene, die orthogonal zu der Längsachse 61 der Probe 60 angeordnet ist. Des weiteren sind die Bügel 64, 65 derart an der Probe 60 befestigt, daß die Mittel­ achse der Durchgangsbohrungen 69, 70 parallel zu der Seitenfläche 62, 63 der Probe 60 verlaufen, an der die Bügel 64, 65 mittels der Meßschneiden 67, 68 abgestützt sind.

Wie bereits ausführlich bei den anderen Figuren beschrie­ ben, ist hier ebenfalls eine punktförmige Lichtquelle 71 angeordnet. Ein Lichtstrahl 72 der punktförmigen Licht­ quelle 71 trifft auf eine Aufweitungslinse 73, die den Lichtstrahl 72 in ein Lichtband 74 aufweitet. Das Lichtband 74 fällt anschließend auf die oberen Endbereiche der beiden Bügel 64, 65 und die darin eingebrachten Bohrungen 69. Die aus den Bohrungen 69 tretenden Licht­ strahlen 75 fallen auf im Strahlengang nachgeschaltete Positionsdetektoren 76.

Die bei Zug-/Druckbelastung in Längsrichtung der Probe 60 auftretende Verformung der Probe 60 führt zu einer Lichtpunktverschiebung, die auf den Positionsdetektoren 76 abgebildet wird und durch die Pfeile 77 angedeutet ist.

In Fig. 9 ist eine Anordnung zur Messung von Rißaufweitun­ gen bei einer Bruchmechanikprobe dargestellt. Bruchmecha­ nikproben weisen einen Riß auf, der in einer Rißspitze endet. Bei Zugbelastung der Bruchmechanikprobe setzt sich der Riß in Richtung Probenmitte fort. In Fig. 9 ist als Bruchmechanikprobe eine Compact-Tension (CT)-Probe 80 über zwei Lagerbolzen 81 gelagert mit jeweils einem Einspannge­ stänge 82, 83 verbunden. Das obere Einspanngestänge 82 ist hierbei mit einem ortsfesten Rahmen 84 einer Prüfmaschine verbunden, das untere Einspanngestänge 83 steht mit einer Belastungseinrichtung 85 einer Prüfmaschine in Verbindung. Die CT-Probe 80 ist quaderförmig ausgebildet und weist einen mittig an einer Seitenfläche der Probe 80 beginnen­ den, als Schlitz 86 ausgebildeten Riß auf.

Die Lagerbolzen 81 sind in Durchgangsbohrungen 87 der CT- Probe 80 gelagert, die beiderseits des Schlitzes 86 in die CT-Probe 80 eingebracht sind, wobei die Mittelachsen der Durchgangsbohrungen 87 jeweils orthogonal zur Belastungs­ achse 88 der Prüfmaschine angeordnet sind. Anstelle von CT-Proben 80 können auch beispielsweise Arc-Shaped (AT)- Proben oder Disk-Shaped (DCT)-Proben eingesetzt werden. Die Ausbildung der oben genannten Proben und der entspre­ chenden Spannzeuge (Lagerbolzen, Einspanngestänge) entspricht den Anforderungen nach ASTM E399.

In den beiden Lagerbolzen 81 ist jeweils eine mittige, in Längsrichtung der Lagerbolzen 81 sich erstreckende Durch­ gangsbohrung 89 vorgesehen. Ein Lichtstrahl 90 einer punktförmigen Lichtquelle 91 wird über eine Aufweitungs­ linse 92 in ein Lichtband 93 aufgeweitet, welches auf die Stirnflächen der beiden Lagerbolzen 81 und die darin eingebrachten Durchgangsbohrungen 89 fällt. Da das Lichtband 93 lediglich durch die Durchgangsbohrungen 89 treten kann, tritt auf der dem Lichtband 93 abgewandten Stirnfläche der Lagerbolzen 81 lediglich jeweils ein Lichtstrahl 94 aus, der dem Durchmesser der Durchgangsboh­ rungen 89 entspricht. Diese beiden Lichtstrahlen 94 treffen anschließend auf im Strahlengang nachgeschalteten Positionsdetektoren 95.

Für Werkstoffprüfungen unter hohen Temperaturen wird die Probe in eine Heizkammer eingebracht. Die Lichtquellen, die Aufweitungslinsen und die Positionsdetektoren werden bei diesen Hochtemperaturversuchen außerhalb der Heizkam­ mer angeordnet. Die Heizkammer muß hierfür lediglich im Strahlengang lichtdurchlässig sein. Hierfür sind an den entsprechenden Stellen in der Heizkammer Schlitze angeordnet, die mit Quarzglas oder Saphir verschlossen sind. Die mit der Probe verbundenen Bauteile, z. B. die Bleche, die Haltestangen und die Krafteinleitungselemente, müssen bei den Hochtemperaturversuchen aus hochtemperatur­ festen Werkstoffen, wie beispielsweise Keramik, Grafit etc. sein.

Bei allen beschriebenen Anordnungen muß gewährleistet sein, daß Interferenzerscheinungen ausgeschaltet werden. Dies kann einerseits durch Anordnung eines optischen Blendensystems ausgeschaltet werden, das die Interferenzen ausfiltert und andererseits können die lichtdurchlässigen Stellen an der Probe bzw. an mit der Probe verbundener Bauteile so groß gewählt werden, daß keine Interferenzen auftreten.

Es ist auch möglich, die zuvor beschriebenen Anordnungen zur Messung von Verformungen an Proben zu kombinieren, also mehrere der beschriebenen Anordnungen an der Probe anzuordnen. Es ist beispielsweise eine kombinierte Messung der Torsionsverformung und Axialverformung möglich.

Anstelle einer Laserlichtquelle mit nachgeschalteter Aufweitungslinse kann auch eine Laserdiode angeordnet werden, die ein Lichtband erzeugt. Weiterhin ist es möglich, ein Laserdiodenarray zu verwenden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Messung von Verformungen und/oder Rißlängen an Proben oder Prüfkörpern in Prüfmaschinen, bei dem mindestens ein Lichtband (10, 28, 74, 93) auf mindestens zwei im Abstand an der Probe (1, 20, 40, 60, 80) oder an mit der Probe verbundenen Elementen (3, 4, 21, 23, 43, 44, 64, 65, 81) angeordnete lichtdurchlässige Stellen (5, 6, 24, 46, 47, 69, 89) trifft, und bei dem die Relativbewegungen der durch die lichtdurchlässigen Stellen (5, 6, 24, 46, 47, 69, 89) fallenden Strahlen bei Belastung der Probe (1, 20, 40, 60, 80) oder des Prüfkörpers ausgewertet werden.

2. Anordnung zur Messung von Verformungen und/oder Rißlängen an Proben oder Prüfkörpern in Prüfmaschinen, mit mindestens einer Lichtquelle (8, 25, 48, 71, 91), mindestens zwei im Abstand an der Probe (1, 20, 40, 60, 80) oder an mit der Probe verbundenen Elementen (3, 4, 21, 23, 43, 44, 64, 65, 81) angeordneter lichtdurchlässige Stellen (5, 6, 24, 46, 47, 69, 89) und mindestens einem den lichtdurchlässigen Stellen (5, 6, 24, 46, 47, 69, 89) zugeordneten lichtempfind­ lichen Element (11, 12, 30, 50, 76, 95).

3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Lichtquelle (8, 25, 48, 71, 91) als Laserlichtquelle ausgebildet ist und dieser eine Aufweitungslinse (9, 27, 49, 73, 92) zugeordnet ist, die den Lichtstrahl der Laserlicht­ quelle in ein Lichtband (10, 28, 74, 93) aufweitet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Aufweitungslinse (9, 27, 49, 73, 92) als Zylinderlinse ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, wobei als Lichtquelle (8, 25, 48, 71, 91) eine Laserdiode oder ein Laserdioden­ array eingesetzt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die mit der Probe verbundenen Elemente (3, 4, 43, 44) als Bleche ausgebildet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei zwei Bleche (3/4, 43/44) an der Probe (1, 40) angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die an jedem Blech (3, 4, 43, 44) angeordnete lichtdurch­ lässige Stelle (5, 6, 46, 47) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bleche (3, 4, 43, 44) mittels eines Klemmbügels (45) an der Probe (1, 40) befestigt sind.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bleche (3, 4, 43, 44) an die Probe (1, 40) geklebt sind.

11. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder lichtdurchlässigen Stelle (5, 6, 24, 46, 47, 69, 89) jeweils eine Lichtquelle (8, 25, 48, 71, 91) und ein lichtempfindliches Element (11, 12, 30, 50, 76, 95) zugeordnet ist.

12. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lichtempfindliche Element (11, 12, 30, 50, 76, 95) als Positionsdetektor ausgebildet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die mit der Probe verbundenen Elemente als Bügel (64, 65) ausgebildet sind, die jeweils zwei Meßschneiden (67, 68) aufwei­ sen.

14. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die mit der Probe verbundenen Elemente (21, 23, 81) als Kraftübertra­ gungs- und/oder Auflageelemente ausgebildet sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, wobei die Kraftübertra­ gungselemente und/oder Auflageelemente (21, 23, 81) als Rollen ausgebildet sind.

16. Anordnung nach Anspruch 15, wobei die Rollen (21, 23, 81) Durchgangsbohrungen (24, 89) aufweisen.

17. Anordnung nach Anspruch 16, wobei die Rollen (81) in entsprechenden Bohrungen (87) der Probe (80) gelagert sind.

18. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei um die Probe (1, 20, 40, 60, 80) ein Gehäuse angeordnet ist, und das Gehäuse ebenfalls lichtdurchlässige Stellen aufweist.

19. Anordnung nach Anspruch 18, wobei das Gehäuse als Heizkammer ausgebildet ist.