DE8806790U1 - Kerbspannungsanalysegerät auf der Basis hochelastischer Körper - Google Patents

Description

Beschreiblang

Prof. Dr.-Ing. Horst Langer

Kerbspannungsanalysegerät auf der Basis hochelastischer Körper.

Bei der Ausbildung von Studenten und Schülern im Themenkreis Festigkeitslehre steht der Ausbilder beim Thema Kerbspannungen, ihre Entstehung und die Abhängigkeit von konstruktiven Parametern, vor der schwierigen Aufgabe, qualitative Aussagen über die Verteilung der inneren Spannungen machen zu müssen. Die durch die Kerbwirkung verursachte ungleichmäßige innere Spannungsverteilung soll, obwohl sie nicht sichtbar ist, anschaulich gemacht werden. Verschiedene Verfahren werden für die Ermittlung von Kerbspannungen angewendet; insbesondere: Finite-Element— Methode, Dehnmeßstreifentechnik, Moaellnachbildung aus hochaprödem Werkstoff, Reißlackverfahren, Spannungsoptik, Modellnachbildung aus hochelastischen: Werkstoff; dabei sind die drei letztgenannten Verfahren besonders anschaulich, weil die Auswirkungen der Kerbspannungen sichtbar werden. Für die Anwendung als Lehrgerät muß auch gefordert werden, daß der Vorbereitucgs- und Durchführungsaufwand klein sein sollte und die Handhabung einfach: dann hat die Methode der hochelastischen Körper erhebliche Vorteile·

Stand der Technik sind Schwergewicht ige Ausführungen als iioden- oder Tischstandgeräte, die entsprechend schwer zu handhaben sind und mit gekerbten Gummiplatten mit Querschnitten von efcwa 1omm &khgr; 2oo mm ausgeführt sind.

Die Erfindung hat das Ziel, mit einem kleinen Gerät,, das geeignet ist zur Overhead-ProJektion, um einen großen Zuschauerkreis zu erreichen, und mit leichter Wechselroöglichlceit 4er Kerbproben flexibel zu handhaben ist und damit instruktiv und anschaulich eingesetzt werden kann·

Das Kerbspannungsanalyaegerät besteht aus einem stabilen, vechteckförmigen Grundrahmen, der ungefähr die Lichtaustrittfläche eines Overhead-Projektors einrahmt, wobei zwei gegenüberliägende Rahmenseiten zusätzlich durch zwei parallele Führungaachsen verbunden sind, auf denen mit Gleitbüchsen «in Querhaupfc verschiebbar angeordnet ist. In der Mitte zwischen den Führungsachsen ist parallel zu diesen eine Gewindespindel angeordnet,

deren Muttergewinde im Rahmen und deren axiales Führungslager im Querhaupt liegen. Mit Hilfe einer Kurbel kann die Spindel gedreht und damit das Querhaupt auf den Führungsstangen verschoben werden. Auf der der Spindel abgewendeten Seite des Querhauptes und auf der dieser gegenüberliegenden Rahmenseite sind .jeweils zwei nach oben offene Winkelhaken paarweise zugeordnet angebracht.

Die Kerbspannungsproben bestehen je aus einem rechteckförmigen, hochelastischen, leicht transparentem Kunststoff, vorzugsweise aus Silikonkautschuk, mit einem Querschnitt von etwa 1 mm &khgr;

&igr; W mm, VJVSJ. (JiCUi eau ijnoi gogcuuuui xxcgcnucii uouuoii j cw CJ.-LO a»cxteilige Leisten aufgeklemmt sind. Diese Klemmleisten enthalten

an ihren Enden Bohrungen, deren Abstand und Durchmesser so bemessen sind, daß die Kerbspannungsprobe mit den Leisten leicht in die oben offenen Winkelhaken eingehängt werden kann.

Auf die Oberfläche der Kerbprobe ist f„.tn quadratisches Liniengitternetz mit etwa 5 mm Linienabstand mit dunkler Farbe aufgezeichnet. Mit Hilfe der Kurbel wird über die Spindel und das Querhaupt die Kerbprobe auf Zug belastet und gedehnt, wobei die Dehnung proportional der Spindelsteigung und der Umdrehungszahl ist. Die durch die in die Kerbproben eingearbeiteten beliebigen Randkerben oder Bohrungen entstehende Gitterverzerrungen werden großflächig an die Wand projiziert und als Kerbwirkungszahl ausgewertet.

Ein Ausführungsbeispiel ist nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 das Kerbspannungsanalysegerät ohne Kerbprobe in der Draufsicht mit dem Rahmen (1), den Führungsachsen (2), den Gleitfbuchsen (3) und dem Querhaupt (^); die Spindel (5) ist mit Axiallager (6) und Gegenhalter (12) im Querhaupt und mit Muttergewinde (7) im Rahmen gelagert und wird mit Kurbel (8) gedreht; die vier Winkelhaken (1o) nehmen die Kerbprobe (9, 9a us%0 auf.

Fig. 2 eine ungekerbte Kontrollprobe (9) mit den Klemmleisten (11) und beispielhaft eine von vielen möglichen,gekerbte Probe (9a).

Fig. 3 das vorführbereite Gerät in Draufsicht und Schnitt AA mit den Benennungen wie in Fig. 1.

Das Kerbspannungsanalysegerat wird auf den Overhead-Projektor
gelegt i^nd eine Kerbprobe in die Haken eingehängt; die Wandprojektion wird am Projektor scharf abgestimmt; mit der Kurbel wird die Kerbprobe belastet und die Gitterverzerrung in der Wandprojektion sichtbar und ausmeßbar; wird die Gitterverzerrung einer Kerbprobe auf der Wand mit Kreide oder Stift nachgezeichnet, so können insbesondere die Unterschiede zwischen verschiedenen
Kerbformen verdeutlicht werden; weil mit der Spindel definierte Dehnungen eingeleitet werden, kann im Vergleich zur ungekerbten Kontrollprobe auch quantitativ ausgewertet werden.

Claims (3)

Schutzansprüche

1. Kerbspannungsanalysegerät auf der Basis hochelastischer Körper,

dadurch gekennzeichnet,

daß in einem stabilen Rahmen ein Querhaupt mit Lagerbüchsen «auf zwei, parallelen Führungsachsen verschiebbar angeordnet ist und mittels einer Handkurbel und einer Gewindespindel, die im Querhaupt drehbar mit einem Axiallager gelagert ist und die im Rahmen, im passenden Muttergewinde läuft, verschoben werden kann.

2*. Kerbspannungsanalysegerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß das Querhaupt auf der der Spindel abgewendeten Seite zwei nach oben offene Winkelhaken angeordnet sind, denen genau gegenüberliegend im Rahmen zwei weitere nach oben offene Winkelhaken entsprechen.

3. Kerbspannungsanalysegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Xerbprobe aus hochelastischer,leicht transparenter Kunststoffolie uit rechteckigen Abmessungen besteht, auf die an zwei gegenüberliegenden Seiten Klemmleisten geklemmt sind, die an ihren Enden Bohrungen enthalten, deren Abstand und Durchmesser jeweils dem der Winkelhaken entsprechen*