DE585825C

DE585825C - Procedure for measuring the internal energy absorption of materials under periodic loading

Info

Publication number: DE585825C
Application number: DEL68820D
Authority: DE
Original assignee: Losenhausenwerk Duesseldorfer Maschinenbau AG
Current assignee: Losenhausenwerk Duesseldorfer Maschinenbau AG
Priority date: 1927-06-01
Filing date: 1927-06-01
Publication date: 1933-10-11

Description

Verfahren zur Messung der inneren Energieaufnahme vor; Werkstoffen bei periodischer Belastung ' Es ist .oft wichtig, die innere Energieaufn,ahme von. Werkstoffen bei periodischer Belastung auch bei hohen Temperaturen: zu messen, da in der Technik hoch beanspruchte Konstruktionsteile häufig in starkerhitztem Zustande,pgriodischen.Belastungen ausgesetzt sind.Procedure for measuring internal energy absorption; Materials with periodic loading 'It is often important to take in the internal energy. Materials with periodic loading even at high temperatures: to be measured, there Structural parts that are highly stressed in technology are often in a very hot state, pgriodic loads are exposed.

- Um derartige Messungen bei beliebigen Temperaturen durchzuführen, wird,erfindungsgemäß dem Probekörper durcheine meßbare Energieform eine beliebige Anfangstemperatur .erteilt.- To carry out such measurements at any temperature, is, according to the invention, the test specimen by any measurable form of energy Initial temperature .distributed.

. Diese Anfangstemperatur wird dann an einer oder .mehreren Stellen des Probestabes durch Temperäturmeßvorrichtungen, beispielsweise durch' Thermoielemente; gemessen bzw.- überwacht. Es sind Verfahren bekannt, bei denen ebenfalls. die Ternpier,atureri' an einer oder mehreren. Stellen des Probestabes gemessen werden. Diese unterscheiden sich von der vorliegenden Erfindung dadurch, daß zur Bestimmung der vom Problestab.iri Abhängigkeit von der Belastung aufgenommenen Leistung die üblertemperatur .des Probestabes in Abhängigkeit von der Belastung bestimmt wird, während bei der vorliegenden Erfindung von einer konstant gehaltenen Anfangstemperatur ausgegangen; und die elektrische Energie bestimmt- wird, die nötig ist, um diese konstante Temperatur bei verschiedeneti Belastungen einzustellen. Die Durchführung- geht dann etwa in der Weise. vor sich, daß dem zunächst unbelasteten Probekärper eine regulierbare und meßbare Heizleistung zugeführt wird und daß dann die zur Konstanthaltung dieser Temperatur notwendige Verminderung der Heizleistung in' Abhängigkeit von der Belastung gemessen wird. Aus dem Unterschied der ver schedeneri Heizleistungen kann dann die im Probekärper aufgenommene Energie aufgenommen werden. Zweckmäßig läß.t sich dieser Erfindungsgedanke auch hei Vergleichskörpern benutzen, wie :es in ,ähnlicher Weise von verschiedenen anderen Gebieten her bekannt ist. In diesem Falle wird außer dem Probekörper auch ein Vergleichskörper durch je eine regultierbare und meßbare Heizleistung auf eine bestimmte Temperaturerwähnt, worauf nach Belastung. des Probekörpers in der gleichen Weise, wie ob-exi ,angegeben, die im Probekörperaufgenommene Energie aus dem Unterschied der Heizleistungen entnommen werden kann.. This initial temperature is then at one or more points of the test rod by temperature measuring devices, for example by 'thermocouples; measured or monitored. There are known methods in which also. the Ternpier, atureri ' on one or more. Place the test rod to be measured. These differ differs from the present invention in that for the determination of the probable rod.iri Depending on the load consumed, the excess temperature of the test rod is determined depending on the load, while in the present invention assumed a constant initial temperature; and the electric Energy is determined, which is necessary to maintain this constant temperature at various Cease loads. The implementation then goes something like this. in front of you, that the initially unloaded specimen has an adjustable and measurable heating power is supplied and that then the necessary to keep this temperature constant Reduction of the heating power depending on the load is measured. From the difference in the ver schedeneri heating outputs can then be found in the test specimen absorbed energy are absorbed. This inventive idea can be expedient also to use comparative objects, like: it in, similar way of different known from other areas. In this case, in addition to the test specimen, a reference body through a controllable and measurable heating power to one Mentioned certain temperature, after which after exercise. of the specimen in the same Way, as ob-exi, stated the energy absorbed in the specimen from the difference the heat output can be taken.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke beispielsweise und schematisch- dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine grund-_ sätzlidhe Ausführungsform, während Abb. z. eine Ausführungsform mit besonderem Vergleichsmaßstab darstellt.In the drawing, the idea of the invention is for example and schematically shown, namely Fig. i shows a basic _ sätzlidhe embodiment, while Fig. Z. represents an embodiment with a special comparative scale.

In Abb. i bedeutet a den Probekörper, der mit seinen Enden in die Einspannvorrichtungen b und c eingespannt ist. Dieser Probekörper wird vorgeheizt durch die schematisch angedeutete Stromquelle d. Eine Reguliervorrichtung ie und ;ein geeignetes Meßinstrument f dienen zur Regulierung und Messung der Heizleistung. Wird nun dem Prob.ekörp,er a eine bestimmte Ileizleisturig erteilt, so wird sich eine bestimmte Übertemperatur des Körpers gegenüber der Umgebung ausbilden, gemäß den besonderen Wärmeableitungsverhältnissen, u. a. Durch periodische Verformung des Probekörpers wird eine zusätzliche Erwärmung des Probekörpers erzeugt, die sich in seinem weiteren Ansteigen der Temperatur meßbar mit Hilfe des Thermoelementes g und des Galvanometers* auswirkt. Um diesen Eriergiebetrag zu bestimmen, kann die primäre Heizleistung aus der Stromquelle d so vermindert werden, daß stets dieselbe Temperatur im Probekörper a vorhanden ist. Der Unterschied zwischen der Heizleistung, die zur Aufrechterhaltung des Teinperaturgleichgewicht:es bei verformtem _Probekörper nötig ist, und derjenigen im urverformten Zustand gibt dann jeweüs sofort den Energiebetrag an, der bei der betreffenden Temperatur im Material des Probekörpers durch innere Energieaufnahme frei wird, womit deren Bestimmung .ermöglicht ist.In Fig. I, a means the test specimen, which ends in the Jigs b and c is clamped. This specimen is preheated by the schematically indicated power source d. A regulator ie and; a suitable measuring instrument f is used to regulate and measure the heating power. If the test body is now given a certain definition, it becomes develop a certain excess temperature of the body compared to the environment, according to the special heat dissipation conditions, including By periodic deformation of the specimen, an additional heating of the specimen is generated, which is in its further rise in temperature measurable with the help of the thermocouple g and the galvanometer *. To determine this energy amount, the primary heating power from the power source d are reduced so that always the same Temperature in test specimen a is present. The difference between the heating power, the maintenance of the temperature equilibrium: it with a deformed sample body is necessary, and the one in the originally deformed state then immediately gives the amount of energy at the temperature in question in the material of the test specimen through internal Energy absorption is released, which makes its determination possible.

Um bei Dauerversuchen die nötige Heizleistung möglichst klein zu halten, wird der Probekörper a. mit einer axi sich bekannten Wärmeschutzhülle i umgeben. Dia der Probekörper in Spannköpfen b und c gefaßt werden muß, findet -bei hohen Temperaturen ,ein sehr starker Wärmefuß von der 'Mitte des Probekörpers nach den Enden statt. Dies macht sich bemerkbar in einem starken Temperaturabfall von der Mitte des Probekörpers nach -den beiden Enden: Andererseits verlangt teiine genaue Messung, daß der ganze Probekörper während der Messung auf der gleichen Temperatur gehalten. wird. Um:-dies zu .erreichen, wird terhindungsgemäß durch zusätzliche, für sich selbständig regulierbare Heizeinrichtungen an den Enden. des Probekörpers dieses Temperaturgefälle aufgehoben: In der Abb. z wird durch be-"s:onderte Wicklungen k und L, die uni den Schaft des Probekörpers gelegt sind, das Temperaturgefälle aufgehoben. Die Heizleistungeri in diesen W icklunggm werden so eingestellt, daß die auf der ganzen Länge des Probekörpers a verteilten Thermoelemente g, m, ,n usw. gleiche Temperaturen zeigen. Die zusätzlichen Heizwicklungen k und - 1 können auch- in die Einspannvorrichtunggein b und c ,eingelassexi werden.In order to keep the necessary heating power as small as possible during long-term tests, the test specimen is a. surrounded by an axi known heat protection sleeve i. Since the specimen has to be gripped in clamping heads b and c, there is a very strong heat flow from the center of the specimen to the ends at high temperatures. This is noticeable in a sharp drop in temperature from the center of the specimen to the two ends: on the other hand, an exact measurement requires that the entire specimen be kept at the same temperature during the measurement. will. In order to: -Achieve this, according to the invention, additional, independently adjustable heating devices at the ends. of the specimen, this temperature gradient lifted: In Fig will z by working "s. onderte coils K and L, the shank of the specimen are placed uni abolished the temperature gradient The Heizleistungeri in this W icklunggm be adjusted so that the on. the entire length g of the specimen a distributed thermocouples, m, n, etc. equal temperatures show k the additional heating coils and -. 1 may also- in the Einspannvorrichtunggein b and c are eingelassexi.

In Abb. 2 bedeutet a wieder den Probekürper, während o einen genau gleichen Ver= gleichskörper darstellt. Sowohl der Prob.ekörper a als auch der Vergleichskörpier o werden auf eine bestimmte Temperatur vorgeheizt, .deren Gleichheit mit Hilfe der gegeneinandergeschalteten Thermoelemente m und n an -dem Galvanometer k abgelesen werden kann. Wird nun =der Probekörper periodisch verformt, so bedarf dieser zur Aufrechterhaltung des Temperaturgleichgewichtes -einer geringeren Reizleistung. Die Verringerung dieser Heizleistung kann beispielsweise mit dem Galvanometer g bestimmt werden und ist wiederurn derpm Probekörper umgesetzten Energie infolge der Verformung gleichzusetzen.In Fig. 2, a again means the test specimen, while o represents exactly the same reference specimen. Both the sample body a and the reference body o are preheated to a certain temperature, the equality of which can be read off the galvanometer k with the help of the thermocouples m and n connected to one another. If now = the test specimen is periodically deformed, it requires less stimulation to maintain the temperature equilibrium. The reduction in this heating power can be determined, for example, with the galvanometer g and is again to be equated with the energy converted by the specimen as a result of the deformation.

Zur Heizung des Probekörpers bzw. des Vergleichskörpers können ientweder direkt Wechselstrom benutzt werden oder auch Induktionsströme, wobei in letzterem Falle um den betreffenden Körper eine Spule gelegt wird, die mit Wechselstrom geeigneter Frequenz gespeist wird, so daß sich im Material Kurzschlußströme infolge der Induktionswirkung ausbilden, die zur Vorleizung dienen können.To heat the test specimen or the comparison specimen, you can either alternating current can be used directly or induction currents, in the latter case Trap around the body in question a coil is placed, which is more suitable with alternating current Frequency is fed, so that short-circuit currents in the material as a result of the induction effect train who can be used for prelimitation.

Claims

PATENT CLAIM i. Procedure for measuring internal energy absorption of material exes with periodic loading, characterized in that a test specimen in the unloaded state by an adjustable and measurable heating power to a specific and constant temperature: heated and the one to keep this temperature constant When the test specimen is loaded, the necessary heating power is measured so that .from the difference the heating power in the unloaded and loaded state is that recorded in the test body Energy can be taken. 2 .. The method according to claim i, characterized in that that in addition to the test specimen, a reference specimen by: an adjustable and measurable one .Heating power is heated to a certain temperature and used to maintain it of the temperature equilibrium between the sample body and comparison body in the case of periodic Deformation of the test specimen required heating power is determined.