DD282375A7 - ARRANGEMENT FOR FRICTION-MINIMIZED LOAD ENTRY INTO DIFFERENT HOLLOW CYLINDERS FOR THE PURPOSES OF MATERIAL TESTING, PARTICULARLY FOR HALF-PROTEED MATERIALS - Google Patents

Abstract

Die vorgeschlagene Anordnung dient der reibungsminimierten Eintragung von Druckkraeften in duennwandige Hohlzylinder (r1/s10 bis 40) bei ein- bzw. mehraxialer Beanspruchung zum Zwecke der Werkstoffpruefung. Erfindungsgemaesz wird dazu in die Stirnflaeche des zu pruefenden Hohlzylinders eine kreisbogenfoermige Nut eingebracht und diese Nut mit einem Schmierstoff gefuellt. Fig. 2{reibungsminimierte Lasteintragung; duennwandige Hohlzylinder; mehraxiale Beanspruchung; radiale Dehnbehinderung; Pruefkoerper; Festigkeits-, Verformungs- und Stabilitaetsverhalten; plastisches Verformungsgebiet; kreisbogenfoermige Vertiefungen}The proposed arrangement is the friction-minimized entry of compressive forces in thin-walled hollow cylinder (r1 / s10 to 40) in single or multi-axial stress for the purpose of Werkstoffpruefung. According to the invention, a circular arc-shaped groove is introduced into the end surface of the hollow cylinder to be tested, and this groove is filled with a lubricant. Fig. 2 {friction minimized load entry; thin-walled hollow cylinders; multiaxial stress; radial expansion inhibition; specimen; Strength, deformation and stability behavior; plastic deformation area; circular arcs}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die reibungsminimierte Einbringung von äußeren Druckkräften in hohlzylindrische dünnwandige Prüfkörper au-: höherfesten verformungsarmen Stählen zur Untersuchung des Stabilitäts- und .F estigkeitsverhaltens. Mit Hilfe dieser Anordnung sind ein- und mehraxiale Beanspruchungsuntei suchungen im elastischen und plastischen Verformungsbereich dünnwandiger Zylinderschalen möglich.The invention relates to an arrangement for the friction-minimized introduction of external compressive forces into hollow-cylindrical thin-walled test specimens comprising: high-strength, low-deformation steels for investigating the stability and strength behavior. With the help of this arrangement, single and multi-axial stress tests are possible in the elastic and plastic deformation range of thin-walled cylindrical shells.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Aus der Literatur sind Lösungen für die Eintragung von axialen Druckspannungen in Kombination mit Innen- bzw. Außendruck in hohlzylindrische Prüfkörper bekannt (L. H. Sobel; S.Z. Newman - „Plastic Buckling of Cylindrical Shells Under Axial Compression", Transactions of the ASME, 40/VoI. 102, February 1980; H. Garmestani; B. L.Adams - „Transient small scale yield behavior of texturated copper tubing under biaxial loading", Journal of Engen. Mat. and Techn., Vol. 108, February 1986; G. D. Galletly; K.Pemsing - „Interactive buckling tests on cylindrical shells subjected to axial compression and external pressure", Mech. Engen. Science, Vol. 199, No C4,1985), von denen, wie unten näher ausgeführt, keine in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise der erfindungsgemäßen reibungsminimierten Lasteintragung entspricht.Solutions for the registration of axial compressive stresses in combination with internal or external pressure in hollow cylindrical test specimens are known from the literature (LH Sobel, SZ Newman - Plastic Buckling of Cylindrical Shells Under Axial Compression, Transactions of the ASME, 40 / VoI. 102, February 1980; H. Garmestani; BLAdams - "Transient small scale yield behavior of textured copper tubing under biaxial loading", Journal of Engen. Mat. And Techn., Vol. 108, February 1986; GD Galletly; K.Pemsing Science, Vol. 199, No. C4,1985), of which, as explained in more detail below, none in their structure and mode of operation of the invention friction minimized load entry corresponds.

Die bekannten Lösungen orientieren entweder auf zylindrische Schalen mit fest eingespannten Enden oder auf Hohlzylinder mit über der Höhe gleichbleibender Wandstärke und direktem Reibschluß zwischen den Stirnflächen des Prüfkörpers und den Druckstempeln der Werkstoffprüfmaschine. Nachteilig dabei ist, daß bei Lasteintragungen mit fester Einspannung der Enden bzw. mit bedeutsamer radialer Dehnbehinderung die axiale Beulstabilität der Zylinderschale absinkt und zum vorzeitigen Versagen führt.The known solutions are based either on cylindrical shells with firmly clamped ends or on hollow cylinders with over the height of constant wall thickness and direct frictional engagement between the end faces of the specimen and the pressure punches of Werkstoffprüfmaschine. The disadvantage here is that when load entries with fixed clamping of the ends or with significant radial Dehnbeinderung the axial buckling stability of the cylinder shell decreases and leads to premature failure.

Dazu tangierend ist in der Literatur eine Lasteintragung zur Einleitung von einaxialen Druckkräften in vollzylindrische Prüfkörper beschrieben (M. V. Rastegaev- „Neue Methode zur Bestimmung der Fließspannung und des Koeffizienten der inneren Reibung truss.), Zav. Lab.9 [1940], Nr.3), die eine nahezu ungehinderte radiale Dehnung an den Probenenden gewährleistet. Nachteilig ist, daß die ausgeführte geometrische Form der zur Schmierstoffaufnahme eingebrachten Vertiefungen nicht auf dünnwandige Zylinderschalen sowie auf Prüfkörper aus halbspröden Werkstoffen anwendbar ist.To this end, a load application for the introduction of uniaxial compressive forces into fully cylindrical specimens is described in the literature (M.Rastega Rastegaev- "New Method for Determining the Yield Stress and the Internal Friction Coefficient truss.), Zav. Lab.9 [1940], No.3), which ensures a nearly unimpeded radial expansion at the sample ends. The disadvantage is that the executed geometric shape of the introduced for receiving lubricant recesses is not applicable to thin-walled cylinder shells and specimens of semi-brittle materials.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Lasteintragung für dünnwandige hohlzylindrische Prüfkörper, insbesondere aus halbspröden Werkstoffen, zu entwickeln, die eine reibungsminimierte Einbringung von Druckkräften bei ein- und mehraxialer Beanspruchung ermöglicht.The object of the invention is to develop a load application for thin-walled hollow-cylindrical test specimens, in particular of semi-brittle materials, which enables a friction-minimized introduction of compressive forces under single and multi-axial loading.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Werkstoffprüfung dünnwandiger Hohlzylinder, insbesondere für halbspröde Werkstoffe mit Radius-Wandstärke-Verhältnissen (r/s) im Bereich von 10-40, eine Anordnung zur reibungsminimierten Einbringung von Druckkräften bei ein- und mehraxialer Beanspruchung zu entwickeln.The invention has for its object to develop for the material testing of thin-walled hollow cylinder, especially for semi-brittle materials with radius-wall thickness ratios (r / s) in the range of 10-40, an arrangement for friction-minimized introduction of compressive forces at single and multi-axial stress ,

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Stirnflächen der zu prüfenden dünnwandigen Hohlzylinder kreisbogenförmige Nuten eingebracht und diese Nuten mit einem Schmierstoff gefüllt werden (Fig.'i).According to the invention this object is achieved in that introduced into the end faces of the thin-walled hollow cylinder to be tested arcuate grooves and these grooves are filled with a lubricant (Fig.'i).

Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt, daß einerseits unter axialer Druckbeanspruchung die Ränder der Nuten nicht ausbrechen und zum anderen der sich in der mit Schmierstoff gefüllten Rille ausbildende hydrostatische Spannungszustand eine nahezu ungehinderte und über der Höhe des Prüfkörpers gleichmäßige radiale Dehnung ermöglicht.The arrangement according to the invention causes on the one hand under axial compressive stress, the edges of the grooves do not break and on the other hand in the filled with lubricant groove hydrostatic stress state allows a nearly unhindered and over the height of the specimen uniform radial expansion.

Die erfindungsgemäße reibungsminimierte Lasteintragung bewirkt weiterhin, daß sich der Wert der kritischen axialen Beulspannung erhöht, so daß Unterschungen zum Festigkeit;;- und Verformungsverhalten in Abhängigkeit vom eingebrachten Hauptspannungszustand auch oberhalb der Fließgrenze möglich werden.The friction-minimized load application according to the invention furthermore causes the value of the critical axial buckling stress to be increased, so that differences in the strength and deformation behavior as a function of the introduced main stress state also become possible above the yield stress.

Ausführungsbeispielembodiment

In einem dünnwandigen Hohlzylinder 1 (Fig. 1) mit r, = 25,7 und s = 2,25 aus hochlegiertem Arbeitsstahl mit einer Härte von 58HRC befindet sich an der Ober- und Unterseite jeweils eine kreisbogenförmige Nut 2 zur Aufnahme eines Paraffin-Kolophonium- Gemisches 3. Die geometrische Form ist durch R = 1,3, a = 0,3 und t = 0,3 bestimmt (Fig. 2). Der Prüfkörper steht unter kombinierter Zug-Druckbeanspruchung (axialer Dr jck und Innendruck). Die radialen Dehnungsunterschiede über der Probenkörperhöhe betragen weniger als 30%. Durch Erhöhung der kritischen axialen Beulspannung sind Festigkeits- und Verformungsuntersuchungen bis zu axialen Stauchungen von 1,5% möglich.In a thin-walled hollow cylinder 1 (Fig. 1) with r, = 25.7 and s = 2.25 made of high-alloyed working steel with a hardness of 58HRC is located on the top and bottom each have a circular arc-shaped groove 2 for receiving a paraffin rosin Mixture 3. The geometric shape is determined by R = 1.3, a = 0.3 and t = 0.3 (Figure 2). The test specimen is under combined tensile-compressive stress (axial pressure and internal pressure). Radial expansion differences over the specimen height are less than 30%. By increasing the critical axial buckling stress, strength and deformation tests up to axial compression of 1.5% are possible.

Claims (2)

1. Anordnung zur reibungsminimierten Lasteintragung in dünnwandige Hohlzylinder zum Zwecke der Werkstoffprüfung, insbesondere für halbspröde Materialien und unter Verwendung von Schmierstoffen, gekennzeichnet dadurch, daß in die Stirnflächen der Hohlzylinder kreisbogenförmige Nuten eingebracht und diese Nuten mit Schmierstoff gefüllt werden.1. Arrangement for friction-minimized load entry in thin-walled hollow cylinder for the purpose of material testing, especially for semi-brittle materials and using lubricants, characterized in that introduced into the end faces of the hollow cylinder circular grooves and these grooves are filled with lubricant. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Schmierstoff Paraffin und/oder Gemische aus Paraffin und Kolophonium verwendet werden.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that are used as the lubricant paraffin and / or mixtures of paraffin and rosin.