DE422100C

DE422100C - Device for testing signs of fatigue in building materials with alternating stresses

Info

Publication number: DE422100C
Application number: DEA42415D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Publication date: 1925-11-24

Description

Einrichtung zum Prüfen der Ermüdungserscheinungen von Baustoffen mit Wechselbeanspruchungen. Es sind Verfahren zur Prüfung der Ermüdungserscheinungen von festen Stoffen bekannt, bei denen sehr schnelle Wechselzahler-. angewendet werden, deren Erzeugung durch die Einwirkung von Elektromagneten erfolgt. Hierbei wurden bei Prüfung unmagnetischer Baustoffe letztere mit Teilen eines magnetischen Baustoffes versehen, damit die Elektromagnete ihre Wirkung auf die Baustoffe ausüben können.Device for testing the signs of fatigue of building materials with Alternating stresses. There are fatigue testing procedures known of solid substances, where very fast change payer. be applied, which are generated by the action of electromagnets. Here were when testing non-magnetic building materials, the latter with parts of a magnetic building material provided so that the electromagnets can exert their effect on the building materials.

Im übrigen wurde der zu prüfende Bauteil auch so bemessen, daß eine seiner Eigenfrequenzen mit der Beanspruchungsfrequenz, bei welcher der Baustoff geprüft werden sollte, übereinstimmte. Hierbei erfolgte die Einstellung des Bauteiles auf eine gewünschte Eigenfrequenz durch Änderung der Einspannbedingungen.In addition, the component to be tested was also dimensioned in such a way that one its natural frequencies with the stress frequency at which the building material should be checked, agreed. The component was adjusted here to a desired natural frequency by changing the clamping conditions.

Diese bekannten Prüfungsverfahren haben jedoch den Nachteil, daß bisher zur Erzeugung von Wechselbeanspruchungen auf mechanischem öder elektrischem Wege eine Maschine verwendet werden mußte, deren Drehzahlschwankungen sich durch Schwankungen der Beanspruchungsamplitüde bei Hochfrequenz-Schwingungsversuchen geltend machen mußte.However, these known test methods have the disadvantage that so far for generating alternating stresses mechanically or electrically a machine had to be used whose speed fluctuations are due to fluctuations the stress amplitude in high-frequency vibration tests had to.

Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung dadurch, daß als Schwingungserzeuger eine oder mehrere Elektronenröhren verwendet werden, deren Anodenströme zur Erregung eines oder mehrerer der auf den zu prüfenden Baustoff einwirkenden Wechselstrommagnete dienen.The invention avoids this disadvantage in that it acts as a vibration generator one or more electron tubes are used, their anode currents for excitation one or more of the AC magnets acting on the building material to be tested to serve.

Da die Frequenz eines solchen schwingungserregenden Apparates bekanntlich außerordentlich gleichbleibend und innerhalb weiter Grenzen einstellbar ist, so werden die den früheren Anordnungen anhaftenden Nachteile vermieden.Since the frequency of such a vibration-generating apparatus is known is extremely constant and adjustable within wide limits, so the disadvantages inherent in the previous arrangements are avoided.

Die Erfahrung hat ferner gezeigt, daß mechanische Frequenzbeanspruchungen besonders dann gefährlich sind, wenn die schwingenden Teile sich in einem stark gas- oder luftverdünnten Raume befinden, weil. alsdann die schwingungsvermindernde Wirkung des umgebenden Mittels zum ,größten Teile in Fortfall kommt. Eine Schwingungsdämpfung wird alsdann lediglich noch durch die innere Reibung des Baustoffes herbeigeführt. Um den Einfluß der inneren Reibung von dem Einfluß der Reibung des umgebenden Mittels zu trennen, werden daher zweckmäßig die Schwingungsversuche bei der Baustoffprüfung in einem luftverdünnten Raume vorgenommen.Experience has also shown that mechanical frequency loads are especially dangerous when the vibrating parts are in a strong position gas- or air-diluted rooms are, because. then the vibration reducing one Effect of the surrounding agent on the largest part comes to an end. A vibration damping is then only brought about by the internal friction of the building material. To the influence of internal friction from the influence of friction of the surrounding agent to separate, the vibration tests during the building material test are therefore expedient made in an air-diluted room.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.The drawing shows, for example, an embodiment of the subject matter of the invention illustrated.

Hierin stellt Abb. i das Schaltungsschema einer schwingungserzeugenden. Anlage dar, während Abb.2 bis q. die besondere Art der Einwirkung von Wechselstrommagneten auf den zu prüfenden Bauteil veranschaulichen. und Abb. 5 einen im Erfindungssinne eingerichteten Prüfstand zeigt.Here Fig. I shows the circuit diagram of a vibration generating. Plant, while Fig.2 to q. the special type of action of AC magnets on the component to be tested. and Fig. 5 shows one in the sense of the invention shows set up test bench.

In Abb. i bedeutet a eine Hochvakuumröhre, die in Verbindung mit einem elektrischen. Schwingungskreise b und einer Rückkopplung c, gegebenenfalls unter Vermittlung eines Widerstandes oder einer Selbstinduktion d, an eine geeignete Spannung gelegt ist. In Parallel- oder Hintereinanderschaltung zum Kondensator des Schwingungskreises ist die primäre Wicklung eines Transformators e angeordnet, dessen sekundäre Wicklung den Gitterkreis einer Verstärkerröhre j- bildet. Die Verstärkerröhre f ist wiederum an eine geeignete Spannung gelegt und der Anodenstrom geht durch die Primärwicklung .eines weiteren Transformators g, dessen Sekundärwicklung den Gitterkreis einer weiteren Verstärkerröhre h bildet, die ebenfalls an ein geeignetes Gleichstromnetz angeschlossen ist. Um nötigenfalls eine negative Vorspannung für die Verstärkerröhre h zu ermöglichen, ist die Sekundärwicklung des Transformators g nicht unmittelbar, sondern unter Vermittlung einer P@otentiometerschaltung i an die Kathode der Verstärkerröhre angeschlossen. Die in Kaskadenschaltung angeordneten Verstärkerröhren haben den Zweck, die kleinen Stromschwankungen, die der Schwingungserzeuger a, b, c aussendet, derart zu vergrößern, daß sie ,ausreichen, um einen Elektromagneten k zu betreiben, der seinerseits den zu untersuchenden Bauteil, z. B. einen Probestab, in Schwingungen versetzt. Die Wechselzahlen oder Erregerschwingungen der Anlage können durch Veränderung der Kapazität und der Selbstinduktion des Schwingungskreises b eingestellt werden. Die Erregungsschwingungszahl kann durch einen mit dem Schwingungskreis b lose gekuppelten Wellenmesserl gemessen oder durch ein Telephon akustisch festgestellt werden. Bei der in Abb. i dargestellten Ausführungsform ist der einseitig eingespannte Probestab m auf Biegung beansprucht. An seinem freien Ende ist ein Spiegel n befestigt, der vermöge einer aus Spalt und Linse bestehenden Beleuchtungseinrichtung o die Formveränderungen des freien Stabendes auf einer Trommel oder einem Schirm p sichtbar macht. Durch Regelung der Stromstärke des Elektromagne:en kann eine Formänderung des Stabes und somit eine gewünschte Beanspruchung an der Einspannstelle herbeigeführt werden.In Fig. I, a means a high vacuum tube that is connected to an electrical. Oscillating circuits b and a feedback c, possibly with the mediation of a resistor or a self-induction d, is connected to a suitable voltage. The primary winding of a transformer e is arranged in parallel or in series with the capacitor of the resonant circuit, the secondary winding of which forms the grid circuit of an amplifier tube j-. The amplifier tube f is in turn connected to a suitable voltage and the anode current goes through the primary winding of a further transformer g, the secondary winding of which forms the grid circuit of a further amplifier tube h which is also connected to a suitable direct current network. In order to enable a negative bias voltage for the amplifier tube h if necessary, the secondary winding of the transformer g is not connected directly to the cathode of the amplifier tube but through the intermediary of a potentiometer circuit i. The purpose of the cascade-connected amplifier tubes is to enlarge the small current fluctuations that the vibrator a, b, c emits in such a way that they are sufficient to operate an electromagnet k, which in turn controls the component to be examined, e.g. B. a test rod, vibrated. The number of alternations or excitation vibrations of the system can be adjusted by changing the capacity and the self-induction of the oscillation circuit b. The excitation oscillation number can be measured by a wave meter loosely coupled to the oscillation circuit b or acoustically determined by a telephone. In the embodiment shown in Fig. I, the test rod m clamped on one side is subject to bending stress. A mirror n is attached to its free end, which by means of a lighting device o consisting of a slit and lens makes the changes in shape of the free end of the rod visible on a drum or a screen p. By regulating the current strength of the electromagnets, a change in shape of the rod and thus a desired stress on the clamping point can be brought about.

Es ist hierbei nicht erforderlich, daß der zu untersuchende Bauteil aus Eisen besteht, er kann vielmehr aus irgendeinem andern Stoff bestehen. In letzterem Falle ist es alsdann notwendig, um den Elektromagneten zur Einwirkung zu bringen, in an sich bekannter Weise ein Stück Eisen an dem betreffenden Bauteil zu befestigen. Desgleichen kann das vorliegende Verfahren auch zur Prüfung von Bauteilen außer auf Biegung auch auf Zug oder Verdrehung Verwendung finden. So wird z. B. gemäß Abb. z ein Probestab m durch einen Elektromagneten k auf Zug beansprucht, während nach Abb.3 und q. ein an seinem freien Ende mit Flügeln g versehener Stab m mittels zweier Elektromagnete k auf Verdrehung beansprucht wird.It is not necessary here that the component to be examined consists of iron, it can instead consist of any other material. In the latter case, it is then necessary, in order to make the electromagnet act, to attach a piece of iron to the component in question in a manner known per se. Likewise, the present method can also be used for testing components not only for bending but also for tension or torsion. So z. B. according to Fig. Z a test rod m is subjected to tension by an electromagnet k, while according to Fig.3 and q. a rod m provided with wings g at its free end is subjected to torsion by means of two electromagnets k.

Bei dem in Abb. 5 veranschaulichten Prüfstand ist der zu prüfende Probestab m in einem Kasten s mittels der Einspannvorrichtung t befestigt. Der Kasten kann mit Hilfe einer Luftpumpe unter Luftleere gesetzt werden, so daß bei der Prüfung des Stabes Schwingungsdämpfungen durch das umgebende Mittel ausgeschaltet werden. Anstatt den Elektromagneten k mit dem zu untersuchenden Bauteil in dem luftleeren Kasten unterzubringen, kann derselbe auch außerhalb des Kastens untergebracht und von dem Bauteil durch eine dünne Metallwand getrennt sein, durch welche hindurch die magnetische Anziehungskraft .des Magneten auf das Probestück :einwirkt. Die Formänderungen können entweder, wie in Abb. i dargestellt, mittels Spiegels u und Linse optisch sichtbar gemacht werden, oder aber es kann ein kleiner Elektromagnet tt verwendet werden, in dessen Spule bei der Bewegung des Stabes ein Wechselstrom erzeugt wird, dessen Stärke sich jeweilig proportional mit der Beanspruchung des Stabes ändert. An dem freien Ende des Stabes ist ferner eine Haltevorrichtung in Gestalt eines Drahtes r vorgesehen, zum Zweck, durch Veränderung der Einspannbedingungen eine Einstellung der Eigenschwingungszahl des Stabes zu ermöglichen.In the test stand illustrated in FIG. 5, the test rod m to be tested is fastened in a box s by means of the clamping device t. The box can be placed under a vacuum with the help of an air pump, so that when the rod is tested, vibration damping caused by the surrounding medium is eliminated. Instead of accommodating the electromagnet k with the component to be examined in the evacuated box, it can also be housed outside the box and separated from the component by a thin metal wall through which the magnetic attraction of the magnet acts on the sample. The shape changes can either, as shown in Fig. I, u by means of the mirror and made lens optically visible, or it may be a small electromagnet are used tt is generated an alternating current in the coil during movement of the rod, whose thickness is respectively changes proportionally with the loading of the bar. A holding device in the form of a wire r is also provided at the free end of the rod, for the purpose of making it possible to adjust the natural frequency of the rod by changing the clamping conditions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for testing the signs of fatigue of building materials under the influence of very high alternating loads Electromagnet, characterized in that one or more Electron tubes are used whose anode currents are used to excite the or the AC magnets acting on the building material to be tested are used. z. Facility according to claim i, characterized in that between the electron tubes and the AC solenoids amplifier tubes are switched on. 3. Device according to claim i, characterized in that in order to eliminate the by the surrounding agent caused attenuation of the component to be examined in an air-diluted Space is arranged.