DD213059A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRESERVING DEFINED PERFORMANCE LOAD TENSIONS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung kann zur Untersuchung von Spannungszustaenden in beliebig geformten Materialproben aus festen Stoffen angewendet werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die den Spannungszustand von unter Last stehenden Platten oder Staeben zu konservieren erlaubt, wobei die Erhaltung der definiert vorgegebenen Belastung stetig kontrolliert werden kann. Die Materialproben werden in speziell ihrer Form angepassten Halterungselementen in eine Einspannvorrichtung eingebracht, dann reproduzierbar bis zu einer fuer die Verspannung der Materialprobe vorgesehenen Endlast belastet, in diesem Belastungszustand arretiert, nach Entlastung aus der lasterzeugenden Maschine entnommen und an Nachfolgemessplaetze ueberfuehrt. An den Nachfolgemessplaetzen werden die durch den Spannungszustand der Probe hervorgerufenen Eigenschaftsaenderungen untersucht, wobei laufend die Erhaltung der vorgegebenen Belastung durch geeignete Messgeber kontrolliert werden kann.The invention can be used to study stress states in arbitrarily shaped solid material samples. The invention has for its object to develop a method and apparatus that allows to conserve the state of stress of under load plates or bars, the preservation of the defined predetermined load can be controlled continuously. The material samples are placed in specially adapted to their shape support elements in a jig, then loaded reproducibly up to an intended for the clamping of the material sample end load, locked in this load state, taken after discharge from the load-generating machine and transferred to successor stations. At the successor sites, the changes in the properties caused by the stress state of the sample are examined, whereby the conservation of the given load can be continuously monitored by suitable sensors.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur Konservierung von definiert vorgegebenen Last spannungen Method and device for preserving defined load voltages

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konservierung von definiert vorgegebenen Lastspannungen in geeigneten Meßproben in Platten und Stäben,Die Erfindung kann zur Untersuchung · von Spannungszuständen in beliebig geformten Materialproben aus festen Stoffen angewendet werden.The invention relates to a method and a device for the preservation of defined predetermined load voltages in suitable test specimens in plates and rods. The invention can be used to investigate stress states in arbitrarily shaped solid material samples.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die physikalischen Eigenschaften von Festkörperoberflächen werden systematisch beeinflußt, wenn durch äußere Belastung oder durch Eigenspannungen in oberflächennahen Bereichen Zug- oder Druckspannungen auftreten. Zur experimentellen Untersuchung der Abhängigkeit der physikalischen Eigenschaften von diesen Spannungen müssen bisher die Meßproben in Materialprüfmaschinen mit geeigneten Zusatzanordnungen entsprechend belastet und unter Last die Eigenschaftsänderungen gemessen werden. Bei diesem Vorgehen kann der Platzbedarf für die Meßanordnung zur Untersuchung der physikalischen Eigenschaft so groß sein, daß das durch die geometrischen Gegebenheiten Materialprüfmaschine begrenzte Raumangebot eine solche Messung an der Probe prinzipiell nicht zuläßt. Außerdem wird die Materialprüfmaschine für ihre eigentlichen Meßaufgaben blockiert und dies kann bei zeitaufwendigen Experimenten sehr kostenintenBiv sein. Bisher wurden solche Verfahren und Vorrichtungen nicht bekannt.The physical properties of solid surfaces are systematically influenced when tensile or compressive stresses occur due to external stress or internal stresses in near-surface areas. To experimentally investigate the dependence of the physical properties of these voltages so far the test samples in material testing machines with appropriate additional arrangements must be charged accordingly and under load, the property changes are measured. In this procedure, the space required for the measuring arrangement for the investigation of the physical property can be so great that limited by the geometric conditions material testing machine space such a measurement on the sample in principle does not allow. In addition, the material testing machine is blocked for its actual measurement tasks, and this can be very cost intensive in time-consuming experiments. So far, such methods and devices have not been known.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, ^ die_ es erlaubt, einmal erzeugte, definiert vorgegebene Lastspannungszustände zu konservieren und Materialprüfmaschinen besser auszulasten.The aim of the invention is a method and a device, which allows to save once generated, defined predetermined load voltage states and to better utilize material testing machines.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren und eine Vorrichtung zu ¥ntv/ickeTn~,dTe" den Spannungszustand von unter Last stehenden Platten oder Stäben zu konservieren erlaubt, wobei die Erhaltung der definiert vorgegebenen Belastung stetig kontrolliert werden kann.It is an object of the invention to provide a method and apparatus for preserving the stress state of plates or rods under load, whereby the maintenance of the defined predetermined load can be controlled continuously.

Erfindungsgemäß werden die Materialproben in eine Einspannvorrichtung, die entsprechend des gewünschten Spannungszustandes und der vorgegebenen Probengeometrie mit geeigneten Halterungselementen ausgerüstet ist, eingebracht. Die Einspannvorrichtung wird unter Verwendung geeigneter Adapter in lasterzeugenden'Maschinen bis zu einer gewünschten Endlast belastet, die durch das zur Maschine gehörende Kraftmeßelement engezeigt wird. Gleichzeitig istban einer geeigneten Stelle, der Einspannvorrichtung eine Verformungsmeßeinrichtung¹ plaziert, die den^ durch die Verformung repräsentierten Belastungszustand der Probe kontinuierlich anzeigt. Nach Unterbrechung des Belastungsvorganges wird der in der Einspannvorrichtung erzeugte Belastungszustand der Probe durch geeignete Vorrichtungen in der Einspannvorrichtung arretiert und damit der gewünschte Spannungszustand konserviert. Nach Entlastung der Maschine bleibt der Spannungszustand in der Probe erhalten, was durch die vorgenannte Verformungsmeßeinrichtung kontrolliert wird. Die Einspannvorrichtung wird der Maschine entnommen und dem gewünschten .Meßplatz zugeführt, um die durch den Spannungszustand bewirkte Änderung physikalischen Eigenschaften zu messen.According to the invention, the material samples are introduced into a clamping device, which is equipped with suitable holding elements according to the desired state of stress and the predetermined sample geometry. The jig is loaded, using suitable adapters in load generating machines, to a desired end load, which is indicated by the force measuring element associated with the machine. At the same time, a suitable location of the jig is placed on a strain gauge ¹ , which continuously indicates the loading condition of the sample represented by the deformation. After interruption of the loading process, the load state of the sample generated in the chuck is locked by suitable devices in the chuck and thus preserves the desired state of stress. After unloading the machine, the state of stress in the sample is maintained, which is controlled by the aforesaid deformation measuring device. The jig is removed from the machine and fed to the desired metering location to measure the change in physical properties caused by the stress condition.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend einem Ausführungsbeispiel für den Fall der Deformation einer Glasplatte näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht in Verbindung mit einer Materialprüfmaschine, Die in ihrem äußeren Rahmen aus" Sockel 1, Ständer 2 und Querhaupt 3 bestehende Materialprüfmaschine enthält zwischen dar aufThe invention will be explained in more detail below an embodiment in the case of deformation of a glass plate. Fig. 1 shows a schematic overall view in conjunction with a material testing machine, which contains in its outer frame of "base 1, 2 stands and crosshead material testing machine between dar on

den Spindeln 4- beweglichen Traverse 5 und den mit dem Querhaupt starr verbundenen Kraftmeßelement 6 die Einspannvorrichtung - hier in einer Version zur Erzeugung von zentralsymmetrischen Biegespannungen in dünnen Platten« , Die Einspannvorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, sie ist als Spannjoch ausgeführt. Es enthält als Halterungselement für die Meßprobe in einer Platte 11 einen Auflagering 8 und einen Druckring 9. Die Belastung geschieht dadurch, daß durch den Adapter 1A- mit der Traverse verbundenen Spannjoch 13 über den Adapter 10 gegen die Kraftmeßdose bewegt wird.the spindles 4-movable cross member 5 and the crosshead rigidly connected to the force measuring element 6, the clamping device - here in a version for generating centrally symmetric bending stresses in thin plates «, The clamping device is shown in Fig. 2, it is designed as a clamping yoke. It contains as a support member for the test sample in a plate 11 a support ring 8 and a pressure ring 9. The load happens that is moved through the adapter 1A connected to the crossbar clamping yoke 13 via the adapter 10 against the load cell.

Die bei der Belastung erfolgende Durchbiegung der Platte wird mittels eines induktiven Wegaufnehmers 12 als Verformungsmeßeinrichtung erfaßt. Ein mit Hilfe der Prüfmaschine in der Platte erzeugter Lastspannung szustand kann im Spannjoch durch die Bolzen 15, die im Winkel von 120 angeordnet sind, a-rreiieri werden.The deflection of the plate under load is detected by means of an inductive displacement transducer 12 as a deformation measuring device. A load voltage szustand generated in the plate with the aid of the testing machine can be a-rreiieri in the clamping yoke by the bolts 15, which are arranged at an angle of 120.

In diesem arretierten Zustand kann die Einspannvorrichtung aus der Materialprüfmaschine entnommen werden, um die unter Spannung stehende Probe einer Nachfolgemeßeinrichtung zuzuführen.In this locked state, the jig can be removed from the material testing machine to feed the live sample to a follower.

Der Zusammenhang zwischen.der von der Maschine aufgebrachten Kraft F und der sich daraus ergebenden Durchbiegung f sowie der Last spannungen <&"an der Ober- bzw. Unterseite der gebogenen Glasplatte kann aus den nachfolgenden Formeln angegeben werden /1-4- /:The relationship between the force F applied by the machine and the resulting deflection f as well as the load stresses <&" at the top and bottom of the bent glass plate can be given from the following formulas / 1-4- /

Spannung CT = A * -γ- CO-Voltage CT = A * -γ- CO-

Durchbiegung f = B (2)Deflection f = B (2)

Eh^J Eh ^J

wobei h die Dicke und E der Elestizitätsmodul der Glasplatte sind. Die Konstanten A und B ergeben sich.aus dem Durchmesser des Auflagerings b aus dem Sadius der geprüften Platte d und der Poissonzahl^der Glasplatte zu:where h is the thickness and E is the modulus of elasticity of the glass plate. The constants A and B result from the diameter of the support ring b from the sadius of the tested plate d and the Poisson number of the glass plate to:

2 * > 2 2 *-72 *> 2 2 * -7

α =~γ- ^r /.(1 -iJ ) + ( Λ-Lt) t>J (3) α = ~ γ- ^ r /.(1 -iJ) + ( Λ-Lt) t> J (3)

2 a . . er2 a. , he

β ₌ JL· C_±_^i_b! Γ 4 . , ₊ LA-* β ₌ JL · C_ ± _ ^ i_b! 4. , ₊ LA- *

Claims (2)

ErfindungSansprücheinvention claims 1. Verfahren und Vorrichtung zur Konservierung von definiert vor-, gegebenen Lastspannungen gekennzeichnet dadurch, daß Materialproben in speziell ihrer Form angepaßten Halterungselementen in eine Einspannvorrichtung eingebracht werden, dann in einer lasterzeugenden Maschine reproduzierbar bis zu einer für die Verspannung der Materialprobe vorgesehenen Indlast belastet, in diesem Belastungszustand arretiert, nach Entlastung aus der lasterzeugenden Maschine entnommen und an Nachfolgemeßplätze überführt werden, an' denen die durch den Spannungszustand der Probe hervorgerufenen Eigenschaftsänderungen untersucht «erden, wobei laufend die Erhaltung des vorgegebenen Spannungszustandes durch geeignete Meßgebers kontrolliert werden kann.1. A method and apparatus for the preservation of defined pre given load voltages characterized in that material samples are placed in specially adapted to their shape support elements in a jig, then loaded in a load-generating machine reproducible up to an intended for the clamping of the material sample Indlast, in arrested after unloading from the load-generating machine and transferred to Nachgemeßplätze to 'where the caused by the stress state of the sample property changes examines «ground, whereby the conservation of the predetermined state of stress can be continuously controlled by suitable Meßgebers. 2. ^Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren gemäß Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß eine arretierbare Einspannvorrichtung mit Halterungselernenten, die der geometrischen Fora der zu untersuchenden Materialprobe entspricht, zur Belastung der Probe in einer lasterzeugenden Maschine positioniert wird, wobei der erzeugte Belastungszustand an der Probe kontinuierlich durch geeignet an der Probe plazierte Meßgeber kontrolliert werden kann.2. ^ Device for carrying out the method according to item 1, characterized in that a lockable jig with Halterungsernernenten corresponding to the geometric Fora of the material sample to be examined, is positioned to load the sample in a load-generating machine, wherein the generated load condition on the sample continuously can be controlled by suitably placed on the sample transducer. f Seifen ZeSchnunqenfor soaps