DE677495C

DE677495C - Method for determining the stress curve on the surface of a loaded component

Info

Publication number: DE677495C
Application number: DEM136565D
Authority: DE
Inventors: Otto Dietrich
Original assignee: Maybach Motorenbau GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1936-12-10
Filing date: 1936-12-10
Publication date: 1939-06-27

Description

Verfahren zum Feststellen des Spannungsverlaufs an der Oberfläche eines belasteten Bauteiles Es ist bereits bekannt, zum Feststellen der Richtung der Oberflächenspannung an Bauteilen die Oberfläche dieser Teile vor der Belastung mit einer unterhalb der Elastizitätsgrenze des jeweiligen Prüflings und quer zur Spannungswichtung einreißenden Masse, vorzugsweise mit natürlichem oder künstlichem Harz, zu überziehen. Nach der Entlastung werden senkrecht zur Rißbildung Meßgeräte aufgesetzt, die bei erneuter Belastung die Spannungsgröße erkennen lassen. Auch für die Ermittlung von Druckspannungen läßt sich dieses Verfahren verwenden, indem das Aufbringen der Masse erfolgt, während der Prüfling sich unter Last befindet, so daß Dehnungslinien auftreten, sobald die Diuckbelastung aufgehoben wird.Method for determining the course of stress on the surface of a loaded component It is already known to determine the direction the surface tension on components the surface of these parts before the load with one below the elastic limit of the respective test object and across the Stress weighting of tearing mass, preferably with natural or artificial Resin to coat. After the load has been removed, measuring instruments are used perpendicular to the crack formation attached, which reveal the stress level when the load is renewed. Even for the determination of compressive stresses this method can be used by the mass is applied while the test object is under load, so that stretch lines appear as soon as the compression load is released.

-Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht aber darin, daß kein Anstrichmittel bekannt ist, das allen Anforderungen gerecht wird, nämlich der Rißbildung bei hoher und auch gleichzeitig bei verhältnismäßig niedriger Beanspruchung. Vielmehr trat bei einer Masse, die bei höherer Beanspruchung die Risse zeigte, die Rißbildung an den Stellen niedriger Beanspruchung, die aber trotzdem noch zu untersuchen waren, erst auf, nachdem die Belastung so stark erhöht war, daß die Elastizitätsgrenze an diesen Stellen überschritten wurde, wodurch der wesentliche Vorteil der Wiederverwendungsmöglichkeit des Prüflings für das gesamte Bauwerk verlorenging. Oder die Dehnung war an diesen Stellen, obwohl die Elastizitätsgrenze nicht überschritten war, schon so weit fortgeschritten, daß die Rißbildungsschicht abzublättern begann, so daß an diesen Stellen die Messung der Spannungen unmöglich wurde. Besonders beme--kbar war dies z. B. bei Bauteilen aus Stahl. Wenn nämlich hier vor allem die Spannungen bei höchster Beanspruchung ei faßt werden sollten, konnten diejenigen unter 10 kg je qmm nur noch unsicher und die unter 5 kg je qmm überhaupt nicht - mehr festgestellt werden. -A disadvantage of this known method is that no paint is known that meets all requirements, namely the Crack formation under high and also at the same time under relatively low stress. Rather, with a mass that showed the cracks under higher stress, the Crack formation in the areas of low stress, but still to be investigated were only on after the load had increased so much that the elastic limit has been exceeded at these points, which has the main advantage of being able to be reused of the test item was lost for the entire structure. Or the stretch was on these Places, although the elastic limit was not exceeded, so far advanced, that the cracking layer began to peel off, so that the measurement at these points the tension became impossible. This was particularly noticeable, for example. B. for components from steel. If namely, here especially the tensions under maximum stress Should be grasped, those under 10 kg per square mm could only be uncertain and which are less than 5 kg per square millimeter - can no longer be determined.

Diese Übelstände werden bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung vermieden. Die Erfindung geht von dem vorher erwähnten Verfahren aus und besteht darin, daß die Oberfläche der zu untersuchenden Bauteile (Maschinen-oder Baukonstruktionsteile) zonenweise entsprechend der Höhe der zu erwartenden Beanspruchung mit unter sich verschiedenen Anstrichmitteln bedeckt wird, die'stufenweise bei verschieden hohen Beanspruchungen einreißen, und daß bei Bauteilen aus Stahl mindestens zwei Anstrichmittel verwendet werden, von denen das eine bei Überschreiten der Beanspruchungshöhe von 10 kg je qmm und das zweite bei Überschreiten von 0,1 kg je qmm einreißt. These inconveniences become when the method according to the invention is used avoided. The invention is based on the aforementioned method and consists in that the surface the components to be examined (machine or Structural components) zone by zone according to the level of the expected stress is covered with different paints, which are gradually different tear under high stress, and that in the case of components made of steel, at least two Paints are used, one of which when the exposure level is exceeded of 10 kg per square mm and the second tears when it exceeds 0.1 kg per square mm.

Auf Grund der Erfahrung läßt sich vielfach von vornherein der zu erwartende Spannungsverlauf annäherungsweise angeben. Bei Konstruktionsteilen mit schwieriger Formgebung, wo diese Angabe nicht ohne weiteres möglich ist, kann durch einen kurzen Vorversuch der ungefähre Verlauf der Spannungen und, wenn notwendig, die voraussichtlich zu erwartende Höhe der Beanspruchungen an den einzelnen Stellen mit Annäherung festgestellt werden. Es wird dann an denjenigen Stellen, wo die Beanspruchung des Konstruktionsteils bei der größten aufzubringenden Prüflast am höchsten ist, also die Risse bei dem üblichen Anstrichmittel zuerst auftreten, ein Anstrichmittel mit der im allgemeinen üblichen Empfindlichkeit aufgebracht, in welchem die Dehnungslinien erst bei höherer Beanspruchung (z. B. bei Stahl über etwa 10 kg/mm2) auftreten. An Stellen verhältnismäßig geringer Beanspruchung wird dagegen ein Anstrichmittel mit hoher Empfindlichkeit aufgebracht, so daß die Risse schon bei geringerer Belastung als bei den üblichen Anstrichen auftreten. Bei Stellen mit ganz niedrigen Spannungswerten wird ein Anstrichmittel aufgebracht, ~ das eine noch höhere Empfindlichkeit besitzt. On the basis of experience, the can often be allowed from the start indicate the expected voltage curve approximately. For structural parts with more difficult shape, where this information is not easily possible, can through a short preliminary test of the approximate course of the tensions and, if necessary, the expected level of stress at the individual points can be ascertained with approximation. It is then at those points where the stress of the structural part is highest at the greatest test load to be applied, So the cracks appear first in the usual paint, a paint applied with the generally usual sensitivity, in which the stretch lines only occur with higher loads (e.g. with steel over approx. 10 kg / mm2). On the other hand, a paint is used in places where there is relatively little stress Applied with high sensitivity, so that the cracks even under lower stress than occur with the usual paints. For places with very low voltage values a paint is applied that is even more sensitive.

Auf diese Weise ist es möglich, gleichzeitig mit dem schon bisher erzielbaren Spannungsverlauf auch noch an Stellen mit sehr niedrigen Spannungswerten (z. B. bei Stahl bis 0,2 bis o,I kg/mm2) den Spannungsverlauf und die Spannungsrichtung zu bestimmen. Für die Feststellung dieses gesamten Spannungsverlaufs sind nicht mehrere zeitraubende Einzelmessungen notwendig, er kann vielmehr durch eine einzige Messung festgestellt werden. Man erhält an allen zu untersuchenden Stellen, sowohl an solchen mit den niedrigsten als auch mit den höchsten Spannungswerten gleichzeitig einwandfreie Dehnungslinien. Auf diese Weise kann man den gesamten Spannungsverlauf genau festlegen und auf Grund dieses weiterhin die Größe der Spannungen an allen Stellen genau bestimmen. Der Konstruktionsteil. wird durch die Untersuchung an keiner Stelle unzulässig hoch beansprucht; er bleibt also ohne weiteres verwendbar. In this way it is possible at the same time as what has been done so far achievable stress curve even at points with very low stress values (e.g. for steel up to 0.2 to 0.1 kg / mm2) the stress curve and the stress direction to determine. For the determination of this entire voltage curve are not several time-consuming individual measurements are necessary; rather, it can be carried out by a single Measurement can be determined. You get at all points to be examined, both at those with the lowest and the highest voltage values at the same time flawless elongation lines. In this way you can see the entire voltage curve precisely and on the basis of this continue the size of the tensions at all Determine places exactly. The construction part. will by examining at none Position inadmissibly high stressed; it remains usable without further ado.

Auf Grund des festgestellten Spannungsverlaufs ist es möglich, bei Konstruktionsteilen mit im Betrieb über das zulässige Maß beanspruchten Stellen Abänderungen der Form zum Zwecke der Herabsetzung und Angleichung der Spannungen anzugeben, die Wirkung dieser Abänderungen auf den Spannungsverlauf mit nur einmaliger Belastung und auch an Stellen, an denen es bisher nicht möglich war, zu untersuchen und gleichzeitig auch deren Einfluß auf solche Stellen festzustellen, die zwar vor der Abänderung niedrig beansprucht waren, deren Beanspruchung sich aber nach der Abänderung möglicherweise der zulässigen Grenze nähert oder diese gar überschreitet. Auf diese Weise lassen sich Spannungsentlastungen für Konstruktionsteile in wesentlich einfacherer Weise als bisher bestimmen. On the basis of the determined voltage curve, it is possible at Structural parts with areas that are stressed beyond the permissible level during operation Changes in shape to reduce and equalize tensions indicate the effect of these changes on the voltage curve with only one-time Load and also in places where it was not possible to examine before and at the same time to determine their influence on those places that were before of the amendment were low, but their use after the Modification may approach or even exceed the permissible limit. In this way, stress relief for structural parts can be substantially reduced easier to determine than before.

Als Anstrichmittel können beliebige der bisher bekannten Anstrichmittel verwendet werden, welche den gestellten Anforderungen an verschieden hohe Empfindlichkeit entsprechen; z. B. können, wie bekannt, natürliche oder künstliche Harz- oder Gummiarten entsprechend verschiedener Zusammensetzung verwendet werden. As the paint, any of the paints known heretofore can be used be used, which meet the requirements of different levels of sensitivity correspond; z. B. can, as is known, natural or artificial types of resin or rubber can be used according to different composition.

Als Beispiel zur einfachen grundsätzlichen Kennzeichnung des Verfahrens nach der Erfindung ist in den Abbildungen statt eines Konstruktionsteils ein Flachstab gewählt. In Abb. 1 ist ein solcher Flachstab, der in der Mitte seiner Länge mit einer Spitzkerbe versehen ist, in Seitenansicht gezeigt. In Abb. 2 sind die bei der Untersuchung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung entstehenden Dehnungslinien gezeigt. As an example for the simple, basic identification of the process According to the invention, instead of a structural part, a flat bar is shown in the figures chosen. In Fig. 1 is such a flat bar, which in the middle of its length with is provided with a notch, shown in side view. In Fig. 2 the at the strain lines resulting from the investigation by the method according to the invention shown.

Der Stab ist unter freiem Aufliegen an den Enden auf Biegung belastet, nachdem er vorher in den Gebieten I, II, III (Abb. 2) jeweils mit einem anderen Anstrichmittel bedeckt wurde. The rod is loaded in bending at the ends, resting freely, after having previously worked in areas I, II, III (Fig. 2) each with a different Paint has been covered.

Durch die Bezeichnung I ist das Gebiet in der Gegend der Spitzkerbe angedeutet, in welchem die größten Zugspannungen auftreten. Für dieses Gebiet wird ein Anstrichmittel verwendet, das verhältnismäßig-geringe Empfindlichkeit besitzt und daher erst bei verhältnismäßig hoher Beanspruchung einzureißen beginnt. In dem Gebiet II, dessen bei der Belastung auftretende Dehnungslinien gestrichelt angegeben sind, treten die nächstniedrigeren Spannungen auf, während in dem Gebiet III, dessen Delmungslinien strichpunktiert sind, die Spannungen verhältnismäßig niedrig sind. Für das Gebiet II wird ein Anstrich mit mittlerer Empfindlichkeit, für das Gebiet III ein Anstrich mit hoher Empfindlichkeit verwendet, der also bei verhältnismäßig geringer Beanspruchung einzureißen beginnt. With the designation I, the area is in the area of the pointed notch indicated in which the greatest tensile stresses occur. For this area will uses a paint which has relatively low sensitivity and therefore only begins to tear when subjected to relatively high loads. By doing Area II, whose strain lines occurring during loading are indicated by dashed lines are, the next lower voltages occur, while in the area III, its Delmungslinien are dash-dotted, the tensions are relatively low. For the area II a paint with medium sensitivity is used, for the area III used a paint with high sensitivity, that is to say with relatively low stress begins to tear.

Mit dem bisher üblichen Verfahren waren entweder bei der üblichen Höhe der Belastung, welche dadurch bestimmt war, daß an keiner Stelle die Elastizitätsgrenze oder die Fließgrenze überschritten wurde, nur die in dem Gebiet I gezeigten Dehnungslinien zu erhalten oder, wenn die Last so hoch gewählt wurde, daß in dem Gebiet III Dehnungslinien auftraten, war der Stab in der Gegend der Spitzkerbe wesentlich über die Fließgrenze beansprucht, so daß die dort im Anstrichmittel sich zeigenden Linien für den Spannungsverlauf im elastischen Gebiet nicht brauchbar waren. Auch sprang das Anstrichmittel an diesen Stellen ab. Vor allem aber war durch die Überbeanspruchung im Gebiet I der Stab als Ganzes unbrauchbar geworden. With the previously usual procedure were either with the usual The amount of stress that was determined by the fact that the elastic limit was not reached at any point or the yield point has been exceeded, only the strain lines shown in area I. to obtain or, if the load has been chosen so high that expansion lines in area III occurred, was the Bar in the area of the pointed notch is essential stressed over the yield point, so that there are shown in the paint Lines for the stress curve in the elastic area were not useful. Even the paint cracked off at these points. But most of all it was due to overuse in area I the bar as a whole has become unusable.

Die gestrichelten, in dem Gebiet II gezeigten Dehnungslinien können zwar zuweilen zum Teil auch mit Hilfe eines einzigen Anstrichmittels zusammen mit dem Spannungsverlauf im Gebiet I erhalten werden, doch sind dabei die strichpunktierten Linien im Gebiet III jedenfalls nie erhältlich. The dashed expansion lines shown in area II can sometimes even with the help of a single coating agent together with the stress curve in area I can be obtained, but here are the dash-dotted Lines in area III are never available.

In einzelnen Fällen ist es zweckmäßig, die Oberfläche des zu untersuchenden Teils nicht nur in drei, wie in dem Beispiel gezeigt, sondern in vier oder fünf Gebiete zu unterteilen und für diese vier oder fünf verschiedene Anstrichmittel zu verwenden. Bei größeren Konstruktionsteilen können Gebiete etwa gleicher Mindest- oder gleicher mittlerer Beanspruchung oder gleicher Beanspruchungsgrenzen voneinander getrennt liegen, die dann mit dem gleichen Anstrichmittel bedeckt werden. In individual cases it is useful to examine the surface of the to be examined Partly not just in three, as shown in the example, but in four or five To subdivide areas and for them four or five different paints to use. In the case of larger construction parts, areas can have approximately the same minimum or the same average stress or the same stress limits from each other lying separately, which are then covered with the same paint.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for determining the Stress curve on the surface of a loaded component in the unloaded Condition with a transverse load below the elastic limit of the material to the direction of tension rupturing mass is coated, characterized in that, that the surface zone by zone, according to the level of the expected stress, is covered with different paints, which are gradually different tear under high stress.

2. The method according to claim I for components made of steel, characterized in that that at least two paints are used, one of which if exceeded the stress level of 10 kg per square mm, the second when exceeding 0.1 kg tears each qmm.