DE1945356C - Meßanordnung zur Erregung von Biegeschwingungen in einem horizontal verlaufenden Stab - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Er- beide Stabenden mit in Stablängsrichtung verschiebregung von Biegeschwingiingen in einem horizontal bar feststellbaren Ausgleichsgewichten zur Kompenverlaufenden Stab, welcher an zwei jeweils gleichen sierung einer durch das jeweilige Eigengewicht be-Abstand von einem zugeordneten Stabende aufwei- dingten statischen Durchbiegung des durch die Probe senden Lagerstellen entsprechend Biegeschwingungs- 5 gebildeten Stabmittelabschnittes versehen sind.
Knotcnlinien reibungsarm gelagert ist, wobei ein inner- Durch die in Stablängsrichtung verschiebbar festhalb der beiden Lagerstellen verlaufender Stabmittel- stellbaren Ausgleichsgewichte kann die statische abschnitt durch eine Probe gebildet ist, deren beide Durchbiegung des durch die Probe gebildeten Stab-Enden mit zwei an den Lagerstellen gelagerten sowie mittelabschnittes exakt kompensiert werden, so daß diesen gegenüber ausbalancierten Stabendabschnit- io man sich bereits labormäßig ohne Einkalkuliemng ten mechanisch fest verbindbar sind, mit einem auf eines allzu großen Sicherheitsfaktors an die Grcnzzumindest einen der Stabendabschnitte nichtmecha- belastungswerte des Materials mit gegenüber dem nisch einwirkenden periodischen Schwingungserzeu- Stand der Technik bisher nicht erreichter Genauigkeit ger und einem auf irgendeinen Teil des Stabes an- herantasten kann. Dies stellt einen besonderen Vorteil sprechenden Amplitudenfühler. 15 beim Einsatz von neuartigen Werkstoffen in der

Es sind bereits Anordnungen der erwähnten Art Raumfahrt oder in der Flugtechnik dar, wo zum Teil nach der Zeitschrift industrial Laboratory, Band 28, mit jedem Milligramm Gewicht gespart werden muß. 1962, Heft 4, S :ite 522, bekannt, bei denen die den Durch die erfindungsgemäße Meßanordnung wird Stabmittelabschnitt bildende Probe durch verhältnis- erreicht, daß das Material hinsichtlich seiner Standmäßig schwere Spannzangen aus Weicheisen mit den ao zeit genau den auftretenden Belastungen angepaßt Stabendabschnitten mechanisch fest verbindbar ist. werden kann, ohne gewichtsaufwendige Überdimen-Dies bedingt entsprechend schwere Ausgleichsge- sionierungen vorzunehmen.

wichte an den Stabendabschnitten zu deren Aus- Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichbalancierung gegenüber dem Stabmittelabschnitt. nung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel Wegen der auf diese Weise erforderlichen großen 35 einer erfindungsgemäßen Meßanordnung überwie-Massen der Spannzangen sowie der zu deren Aus- gend in perspektivischer Darstellung, teilweise in balancierung verwendeten Ausgleichsgewichte fällt Blockschaltbilddarstcllung, zeigt,
das Eigengewich· der Probe kaum mehr ins Gewicht, Eine Meßanordnung 10 weist auf einer Grundso daß es praktisch nicht möglich ist, eine durch das platte 14 zwei Elektromagnete 16, 18 auf, die über jeweilige Eigengewicht bedingt! statische Durchbie- 30 einen Oszillator 20 sowie einen Verstärker 22 im Begung der den Stabmittelabtrhnitt bildenden Probe zu trieb gleichphasig beaufschlagt werden,
kompensieren. Dies isr bei den bekannten Anordnun- Eine mit einem Längsschlitz 26 versehene länggen insofern nicht sehr wesentlich, weil wegen der liehe Führungsplatte 24 ist über (nicht mit Bezugsverhältnismäßig großen Massen der Spannzangen so- ziffern versehene) Plattenbügel nebst Muttern gegenwie der Ausgleichsgewichte ohnehin lediglich ein 35 über nach oben ragenden, mit Gewinde versehenen Betrieb mit verhältnismäßig niedriger Frequenz er- Endabschnitten 27 der Kerne c?ür Elektromagnete 16, folgen kann. 18 unverschieblich verschraubt. Die Verschraubung

Geht man jedoch zu hohen Frequenzen über, so kann zu Justierzwecken gelockert oder gelöst wermüssen die Stabendabschnitte nebst den zugeord- den, um eine Verschiebung der Führungsplatte 24 zu ncten Spannzangen entsprechend leicht ausgebildet 40 ermöglichen. Zusätzlich sind außerhalb der beiden werden, um geringe Trägheitsmomente zu erzielen. Magnete 16,18 mit der Führungsplatte 24 Lagerin diesem Fall wird indessen auch das Eigengewicht bocke 28, 30 unverschieblich verschraubt, welche der Probe sehr wesentlich, selbst unter Vorausset- nach Lösung der Verschraubung zu Justierzwecken zung einer völligen Ausbalancierung der Stabend- längs des Schlitzes 26 verstellt werden können.
abschnitte hinsichtlich des Gewichtes dt · Spannzan- 45 Die Lagerböcke 28, 30 weisen jeweils einen oberen gen nebst daran vorgesehenen, Bestandteile des Teil auf, der mittels einer Justierschraube 31 in Ver-Schwingungserzcugers bildenden Magnetankern, weil tikalrichtung einstellbar ist. Innerhalb jedes dieser die Tendenz bei den neueren Materialuntersiichungs- oberen Teile der Lagerböcke 28, 30 verläuft ein methoden dahin geht, das Material hinsichtlich seiner Gummiseil 33, das jeweils eine Lagerstelle für einen Standzeit genau den auftretenden Belastungen anzu- 50 an zwei Knotenpunkten aufzulagernden, horizontal passen, ohne gewichtsaufwendige Uberdimensionie- verlaufenden Stab bildet.

rungen vorzunehmen. Dies gilt insbesondere für erst Der auf die Gummiseile aufzulagernde Stab um-

in jüngster Zeit entwickelte, mit sehr zugfesten kur- faßt einen innerhalb der Gummiseile 33 verlaufen-

zen Fasern armierte Stoffe (z. B. mit kurzen Kohlen- den, durch eine zu untersuchende Probe 12 gebil-

stoffasern armierte Kunststoffe) von verschiedener 55 deten Stabmittelabschnitt sowie zwei streifenartige,

Dicke, bei denen auch nur geringe, nicht ausge- im wesentlichen biegungsstarre Stabendabschnitte

glichene statische Durchbiegungen zu einer erheb- 32, deren einander zugewendete Enden über je eine

liehen Verfälschung des Meßwertes führen können. vorzugsweise aus Fiberglas bestehende Spannzange

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer 34 mit den Endabschnitten der Probe mechanisch gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Meß- 60 fest verbunden sind. An der Unterseite der Spannunordnung, welche mittels Kompcnsicrung einer zangen sind Magnetanker 38 In Ausrichtung mit den durch das jeweilige Eigengewicht bedingten stati- Achsen der Kerne der Magnete 16,18 vorgesehen, sehen Durchbiegung des seitens die Probe gebildeten um den Stab 32, 12,32 zu Biegeschwingungen anzu-Slabmillelabschnittcs die Erzielung wesentlich gc- regen. An jeweils dem äußeren Ende jedes Stabendnaucrer Meßwerte hinsichtlich der Materialstandzeit 65 abschnittes 32 ist ein Ausgleichsgewicht 36 vorgecrmüglicht, insbesondere bei mit zugfesten Fasern sehen, welches im wesentlichen zur Kompensation urinierten Stoffen. des Gewichtes der diesem Stabendabschnitt zugeord-

Hrfindungsgeniäß wird dies dadurch erreicht, daß ncten Spannzange 34 dient. Ein (nicht veranschau-

lichter) Amplitudenfühler ermöglicht eine Einstellung der Biegeschwingung des Stabes 32,12, 32 auf eine gewünschte Schwingungsamplitude.

Die AusgleichsgewichteSo sind in Stablängsrich-Uing verschiebbar festzustellen, um eine durch das jeweilige Eigengewicht bedingte statische Durchbiegung des durch die Probe 12 gebildeten Stabmittelabschnittes zu kompensieren. Die Ausgleichsgewichte 36 dienen also nicht nur, wie beim Stand der Technik, zur Kompensierung des Gewichtes der Spannzangen 34, sondern bewirken gleichzeitig, daß die Probe vor einer Beaufschlagung durch die Magnete 16,18 völlig durchbiegungsfrei gehalten wird. Die Ausgleichsgewichte 36 können auf den Stabendabschnitten 32 sehr feinfühlig verschoben werden, so daß in jedem Fall vor der Durchführung einer Messung der statische Ausgleich in der Probe 12 mit nahezu beliebiger Genauigkeit erzielt werden kann.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wurde ein Thornel-Epoxymaterial geprüft, das mit 50% VoIu- ao menanteil an in einer Richtung orientierten Kohlenstoffasern armiert war und sechzehn Schichten aufwies. Die Probe hatte eine Länge von 20 cm sowie eine Breite von 19 cm an beiden Enden, die sich zum Mittelpunkt hin kontinuierlich auf etwa 9,52 cm verminderte. Die Probe wurde über 10³ Schwingungen bei aufeinanderfolgenden Belastungen von 3520 kp/ cm² und 4220 kp/cm² gefahren, ohne daß ein Bruch auftrat. Bei einer weiter erhöhten Belastung auf 4920 kp/ cm⁸ trat ein Bruch nach etwa 4 X 10" Schwingungen auf.

In ähnlicher Weise wurden auch Bor/Aluminium-Systeme untersucht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Meßanordnung zur Erregung von Biegeschwingungen in einem horizontal verlaufenden Stab, welcher an zwei jeweils gleichen Abstand von einem zugeordneten Stabende aufweisenden Lagerstellen entsprechend Biegeschwingungs-Knotenlinien reibungsarm gelagert ist, wobei ein innerhalb der beiden Lagerstellen verlaufender Stabmittelabschnitt durch eine Probe gebildet ist, deren beide Enden mit zwei an den Lagerstellcn gelagerten sowie diesen gegenüber ausbalancierten Stabendabschnitten mechavvach fest verbindbar sind, mit einem auf zumindest einen der Stabendabschnitte nichtmechanisch einwirkenden periodischen Schwingungserzeuger und einem auf irgendeinen Teil des Stabes ansprechenden Amplitudenfühler, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stabenden mit in Stablängsrichtung verschiebbar feststellbaren Ausgleichsgewichten (36) zur Kompensierung einer durch das jeweilige Eigengewicht bedingten statischen Durchbiegung des durch die Probe (12) gebildeten Stabmittelabschnittes versehen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen