DE19733323A1 - Appts. to determine rigidity of fibres esp. ceramic fibres - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Festigkeit von Fasern, insbesondere Keramikfasern. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Festigkeit von solchen Fasern.The invention relates to a method for determining the strength of Fibers, especially ceramic fibers. The invention also relates to a device for determining the strength of such fibers.
Zur Bestimmung der Festigkeit von Fasern, insbesondere Keramik fasern ist es bekannt (DE 41 12 498 A1) im Rahmen einer Einzelfaser- Betrachtung 3- oder 4-Punkt-Biegeversuche durchzuführen, bei denen äußere Kräfte über die Fasergrenzfläche in eine Einzelfaser, deren Durchmesser im Mymeter-Bereich (Mym) liegt, eingeleitet werden, wo bei aus der ermittelten Durchbiegung sowie den bekannten Größen der Faser (Querschnitt, E-Modul) die Bruchspannung bei Biegung der Faser ermittelt werden kann.To determine the strength of fibers, especially ceramics fibers it is known (DE 41 12 498 A1) in the context of a single fiber Consider performing 3 or 4-point bending tests in which external forces across the fiber interface into a single fiber, the Diameter in the mymeter range (Mym), can be initiated where from the determined deflection and the known sizes of the Fiber (cross section, modulus of elasticity) the breaking stress when the fiber bends can be determined.
Bei solchen 3- oder 4-Punkt-Biegeversuchen wird mittels eines Mikromanipulators zunächst eine Faser vor die Auflagen eines Wider lagers gelegt. Das auf einer X-Y-Meßtischeinheit befestigte Widerlager wird sodann über einen weiteren Mikromanipulator gegen eine ortsfest angebrachte Druckfinne bewegt. Beim Zusammenfahren von Widerlager und Druckfinne wird die Faser bis zum Bruch gebogen und dabei der zurückgelegte Verfahrweg, der der Durchbiegung der Faser entspricht, über ein am Meßtisch befestigtes Meßmittel, beispielsweise über einen Glasmaßstab mit einer Auflösung von einem Mym gemessen.In such 3 or 4-point bending tests, a Micromanipulator first a fiber in front of the counter of a counter camped. The abutment attached to an X-Y measuring table unit is then against another stationary using a further micromanipulator attached pressure fin moves. When moving abutments together and pressure fin, the fiber is bent to break and the distance traveled, which corresponds to the deflection of the fiber, via a measuring means attached to the measuring table, for example via a Glass scale measured with a resolution of one mym.
Im Hinblick auf die im Mym-Bereich liegenden Maße der Fasern einerseits, und der ebenfalls nur in diesem Bereich liegenden Durchbiegungen der selben bis zu ihrem Bruch ist es zur Positionierung der jeweiligen Faser und Beobachtung des Bruches erforderlich, ein Stereomikroskop zu benutzen. Hier ist bei einer nur 60- bis 80fachen Vergrößerung insoweit eine Grenze gesetzt, als hierbei aufgrund der begrenzten Schärfentiefe durch die Höhe der Schneiden der Druckfinne Überstrahlungen entstehen, so daß nur schwer erkennbar ist, ab wann gerade ein Berührungskontakt zwischen der Faser und dem Widerlager bzw zwischen der Faser und der Druckfinne besteht, bei dem noch keine Kraft auf die Faser ausgeübt, sie also noch nicht gebogen wird. Zudem erfordert das genaue Feststellen des Zeitpunktes des Bruches eine sehr kurze Reaktionszeit, um genau zum Zeitpunkt des Bruches manuell ein Signal auszulösen, das den Betrag der Deformation der Faser am Meßmittel abruft.With regard to the dimensions of the fibers in the Mym area on the one hand, and also only in this area Deflection of the same until it breaks is for positioning of the respective fiber and observation of the break required Use stereo microscope. Here is one with only 60 to 80 times Magnification set a limit insofar as here due to the limited depth of field due to the height of the cutting edges of the pressure fin Overexposure occurs, so that it is difficult to tell when just a touch contact between the fiber and the abutment or between the fiber and the pressure fin, in which still no force is exerted on the fiber, so it is not yet bent. In addition, the exact determination of the time of the break requires a very short response time to exactly at the time of the break manually trigger a signal representing the amount of deformation of the Fiber on the measuring device.
Aufgrund der Streuung der Festigkeitswerte, die sowohl auf die inhä rente Streuung bei keramischen Werkstoffen, wie auch auf mögliche lokale Beschädigungen zurückzuführen ist, ist es bekannt, Versuche mehreren Einzelfasern durchzuführen und deren Ergebnisse dann - basierend auf der sog. "Weibull-Statistik" - auszuwerten.Due to the spread of the strength values, which affect both the inherent annuity scatter in ceramic materials, as well as on possible Local damage is attributed to trials perform several individual fibers and their results - to evaluate based on the so-called "Weibull statistics".
Durch diese statistische Auswertung der Meßergebnisse kann zwar eine insoweit zuverlässige Kennwertbestimmung erfolgen, jedoch ist diese mit den sich aus der subjektiven Meßwerterfassung ergebenden Unge nauigkeiten behaftet.Through this statistical evaluation of the measurement results, a insofar as reliable characteristic value determination takes place, however this is with the unevenness resulting from the subjective acquisition of measured values inaccuracies.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das unter Vermeidung der subjektiven Meßwert erfassung gleichzeitig die Möglichkeit bietet, eine Aussage über das Deformationsverhalten bei unterschiedlichen Kräften zu machen.The invention is therefore based on the object of a generic Procedure to create that while avoiding the subjective measurement acquisition also offers the opportunity to make a statement about the To make deformation behavior with different forces.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine Einzel- Faser vor zwei in definiertem Abstand zueinander angeordnete Auflager eines Widerlagers gelegt und zur Erzeugung einer zwischen die Auf lager gerichteten Durchbiegung der Faser mittels eines Druckstückes eine zur Längsrichtung der Faser quer gerichtete Kraft auf diese ausge übt wird, wobei das Druckstück und das Widerlager zur Veränderung der Kraft fortlaufend parallel zur Wirkrichtung der Kraft relativ zueinander bewegt werden und sowohl der Betrag der Relativbewegung zwischen dem Druckstück und dem Widerlager als auch die Größe der sich durch die Relativbewegung zwischen dem Druckstück und dem Widerlager verändernden Kraft fortlaufend gemessen wird, wobei die jeweiligen Meßergebnisse einem Rechner zugeführt werden, der aus den ihm mit geteilten Meßergebnissen ein Kraft-Weg Diagramm ermittelt, das auf ei ner mit dem Rechner verbundenen Anzeigeeinheit dargestellt, oder in Form eines Datensatzes im Rechner abgelegt wird.This problem is solved by a method in which an individual Fiber in front of two supports arranged at a defined distance from each other an abutment and to generate one between the on bearing-directed deflection of the fiber by means of a pressure piece a transverse force to the longitudinal direction of the fiber on this out is practiced, the thrust piece and the abutment for change the force continuously parallel to the direction of action of the force relative to each other be moved and both the amount of relative movement between the thrust piece and the abutment as well as the size of itself the relative movement between the pressure piece and the abutment changing force is measured continuously, the respective Measurement results are fed to a computer, which from the him with divided measurement results determined a force-displacement diagram, which is based on a ner connected to the computer display unit, or in Form of a data record is stored in the computer.
Durch die Maßnahme, während des Meßvorganges sowohl die auf die Faser einwirkende Kraft als auch das Ausmaß der Relativbewegung zwischen dem Druckstück und dem Widerlager fortlaufend zu messen und beide Meßergebnisse fortlaufend in Relation zur Größe der jewei ligen Durchbiegung der Faser zu bringen, läßt sich nicht nur die Bruch- Biegespannung ermitteln, vielmehr kann auch eine Aussage über das Kraft-Deformationsverhalten der Faser während des gesamten Meßvor ganges gemacht werden, wobei gleichzeitig die Meßwerterfassung objektiviert wird und damit individuelle Fehlmessungen ausgeschlossen werden.By the measure, during the measurement process, both on the Fiber acting force as well as the extent of the relative movement to measure continuously between the pressure piece and the abutment and both measurement results continuously in relation to the size of each to cause the fiber to bend, not only can the fracture Determine bending stress, rather a statement can be made about that Force-deformation behavior of the fiber during the entire measurement ganges are made, at the same time the measured value acquisition is objectified and thus individual incorrect measurements are excluded become.
Während bei den vorbekannten Verfahren die Bruchkraft indirekt über das Ausmaß der Durchbiegung ermittelt wurde, was die Kenntnis so wohl der Querschnittsfläche als auch des E-Moduls der Faser voraus setzt, genügt es beim erfindungsgemäßen Verfahren die Querschnitts fläche der Faser zu kennen. Die Kenntnis des E-Moduls der jeweiligen Faser ist nicht mehr erforderlich. Vielmehr ist es möglich, bei Kenntnis nur der Querschnittsfläche der Faser aus dem Kraft-Deformationsdia gramm den E-Modul der Faser zu bestimmen.While in the previously known methods, the breaking force is indirect the extent of the deflection was determined, which is the knowledge so probably ahead of the cross-sectional area as well as the elastic modulus of the fiber the cross-section is sufficient in the method according to the invention knowing the area of the fiber. Knowing the modulus of elasticity of each Fiber is no longer required. Rather, it is possible, if known only the cross-sectional area of the fiber from the force-deformation slide to determine the modulus of elasticity of the fiber.
Obwohl es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren handelt, das geeignet ist, zur Bestimmung von Festigkeitswerten von Fasern eingesetzt zu werden, deren Durchmesser beispielsweise in der Größenordnung von 10 Mym liegen kann und deren Länge kleiner als 1 mm sein kann, ist es auch bei vorbestimmbaren Umgebungsbedingun gen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Medieneinflüssen usw.) ohne weiteres durchführbar.Although the method according to the invention is a method which is suitable for determining strength values of Fibers to be used, the diameter of which, for example, in the May be of the order of 10 mym and their length is less than 1 mm can be, it is also in the case of predeterminable environmental conditions conditions (temperature, humidity, media influences, etc.) without further ado feasible.
Auch können durch die Erfassung der Werte von Kraft und Deformation (Durchbiegung) Hysteresisschleifen bei zyklischer Belastung an kleins ten Fasern erfaßt werden. Ferner eröffnet sich die Möglichkeit zur Durchführung von Kriech- und Relaxionsversuchen an Fasern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch geeignet zur Bauteilprüfung, bei spielsweise zur Bauteilprüfung im Bereich der Mikromechanik. Also, by capturing the values of force and deformation (Deflection) Hysteresis loops with cyclic loading on small ones ten fibers are detected. Furthermore, the possibility of Carrying out creep and relaxation tests on fibers. The The inventive method is also suitable for component testing for example for component testing in the field of micromechanics.
Wie vorstehend erläutert, bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, ein Kraft-Deformationsdiagramm zu erstellen, das nicht nur eine Aussage hinsichtlich der Bruchspannung bei Biegung ermöglicht, sondern auch hinsichtlich des Deformationsverhaltens einer Faser bei ansteigender Kraft aussagefähig ist, ohne hierzu den E-Modul der Faser zu kennen. Damit ist es dem eingangs beschriebenen Verfahren, bei die Deformation der Faser unter dem Einfluß der Kraft gemessen und in Kenntnis der Deformation, sowie der Querschnittsfläche und des E-Moduls die Bruchspannung bzw die Bruchkraft bei Biegung errechnet wird, aufgrund der unmittelbaren Messung der Kraft überlegen.As explained above, the inventive method offers the Possibility to create a force-deformation diagram that not only allows you to make a statement regarding the breaking stress during bending, but also regarding the deformation behavior of a fiber increasing force is meaningful, without the elastic modulus of the fiber to know. It is thus the method described at the outset the deformation of the fiber measured under the influence of the force and with knowledge of the deformation, as well as the cross-sectional area and the E-modulus calculates the breaking stress or breaking strength during bending is superior due to the immediate measurement of the force.
Sofern es nicht erforderlich ist, den Deformationsverlauf einer zu unter suchenden Faser zu ermitteln, kann das erfindungsgemäße Verfahren in abgewandelter Form, nämlich unter Weglassung des Messens der Deformation der Faser auch zur unmittelbaren Bestimmung der Bruch spannung bei Biegung eingesetzt werden.Unless it is necessary to lower the course of the deformation to determine searching fiber, the inventive method in modified form, namely omitting the measurement of the Deformation of the fiber also for immediate determination of the break stress can be used for bending.
Zur Durchführung des Verfahrens ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung das Widerlager für die Faser mittels eines von einer Mikroprozessoreinheit gesteuerten Antriebes quer zu deren Längsrich tung bewegbar, und dem Widerlager ist ein mit der Mikroprozessor einheit verbundenes Wegmeßgerät zugeordnet, um seine Meßergeb nisse fortlaufend der Mikroprozessoreinheit zuzuführen, wobei zur Messung der Andruckkraft des Druckstückes ein mit der Mikroprozes soreinheit verbundener Kraftmesser vorgesehen ist, dessen Meßergeb nisse zur fortlaufenden Verarbeitung mit den Meßergebnissen des Wegmeßgerätes fortlaufend der Mikroprozessoreinheit zuführbar sind.To carry out the method is a generic Device the abutment for the fiber by means of one of a Microprocessor-controlled drive across its longitudinal direction tion movable, and the abutment is one with the microprocessor Unit associated distance measuring device assigned to its measuring result feed continuously to the microprocessor unit, whereby Measurement of the pressure force of the pressure piece with the microprocess soreinheit connected dynamometer is provided, the measurement result nisse for continuous processing with the measurement results of the position measuring device can be continuously fed to the microprocessor unit.
Das erfindungsgemäße Verfahren und eine zur Durchführung des Ver fahrens geeignete Vorrichtung werden nachfolgend anhand eines Aus führungsbeispieles sowie der beigefügten Zeichnung näher erläutert.The inventive method and one for carrying out the Ver suitable device will be described below using an off management example and the accompanying drawing explained.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1a: eine Teil-Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; FIG. 1a is a partial front view of a device according to the invention;
Fig. 1b: eine Teil-Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; FIG. 1b is a partial plan view of a device according to the invention;
Fig. 2: die schaltungsmäßige Verknüpfung der Teile der Vorrichtung; Fig. 2: the circuit even linking of the parts of the device;
Fig. 3: ein Kraft-Deformationsdiagramm der Durchbiegung einer Faser; Fig. 3: a force-deformation diagram of the deflection of a fiber;
Fig. 4: eine Prinzipskizze für einen 3- bzw. 4-Punkt-Biegeversuch. Fig. 4: a schematic diagram for a 3- or 4-point bending test.
Bei den zu untersuchenden Fasern kann es sich um Faserbruchstücke handeln, die beispielsweise einen Durchmesser zwischen 10 und 12 Mym aufweisen und deren Länge von 100 Mym bis zu einem mm reichen kann kann.The fibers to be examined can be fiber fragments act, for example, a diameter between 10 and 12 Mym have and their length from 100 Mym to one mm can be enough.
Da Glasfasern keine plastische Verformung aufweisen, vielmehr weitge hend linear-elastische Eigenschaften vorliegen und die Durchbiegung bis zum Bruch relativ gering ist, kann für den 3- oder 4-Punkt-Biege versuch die einfache Balkentheorie bzw das eindimensionale Hooksche Gesetz angewandt werden.Since glass fibers do not have any plastic deformation, rather far linear elastic properties are present and the deflection until the break is relatively small, can be used for the 3 or 4 point bending try the simple bar theory or the one-dimensional Hooksche Law are applied.
Dies gilt sowohl für den 3-Punkt-Biegeversuch als auch für einen 4- Punkt-Biegeversuch. Da der Unterschied zwischen diesen beiden Biege versuchen lediglich darin besteht, daß beim 3-Punkt-Biegeversuch eine einzige Kraft F3 mittig an der Faser angreift, während beim 4-Punkt- Biegeversuch zwei Kräfte F4, deren Wirkrichtungen parallel zueinander gerichtet sind, an der Faser angreifen, (siehe Fig. 4) wird nachstehend nur auf den 3-Punkt-Biegeversuch Bezug genommen.This applies to both the 3-point bending test and a 4-point bending test. Since the difference between these two bending attempts is only that in the 3-point bending test a single force F3 acts centrally on the fiber, while in the 4-point bending test two forces F4, whose directions of action are parallel to one another, act on the fiber attack (see FIG. 4), reference is only made below to the 3-point bending test.
Für den 3-Punkt-Biegeversuch wird die jeweilige Einzel-Faser mittels eines Mikromanipulators 1 vor zwei Auflager eines Widerlagers 2 ge bracht. Das Widerlager 2 ist auf einer x-y-Meßtischeinheit 3 angeordnet, wobei seine beiden Auflager einen gegenseitigen Abstand in der Größenordnung von etwa 120 Mym aufweisen. Die Positionierung der Faser vor den beiden Auflagern erfolgt mit Hilfe des Mikromanipulators 1 unter zu Hilfenahme eines Mikroskopes 4. Als Mikroskop kann ein Stereomikroskop mit einer mindestens 50fachen Vergrößerung verwendet werden.For the 3-point bending test, the respective single fiber is brought by means of a micromanipulator 1 in front of two supports of an abutment 2 . The abutment 2 is arranged on an xy measuring table unit 3 , its two supports being at a mutual distance of the order of about 120 mm. The fiber is positioned in front of the two supports with the help of the micromanipulator 1 with the aid of a microscope 4 . A stereomicroscope with a magnification of at least 50 times can be used as the microscope.
Der Mikromanipulator 1 kann einen in allen drei Raumachsen beweg lichen Arm 5 aufweisen und mit einer pneumatischen, hydraulischen, elektromechanischen oder rein mechanischen Steuerung versehen sein. Mikromanipulatoren mit solchen Steuerungen sind in der Medizintechnik oder der Gen- und Biotechnologie bekannt.The micromanipulator 1 can have a movable arm 5 in all three spatial axes and can be provided with a pneumatic, hydraulic, electromechanical or purely mechanical control. Micromanipulators with such controls are known in medical technology or in genetic engineering and biotechnology.
Mittig zu den beiden Auflagern ist ein von einer Druckfinne 6 gebildetes Druckstück 7 angeordnet, das von einem Kraftmesser 8 getragen ist. A pressure piece 7 , which is formed by a pressure fin 6 and is carried by a dynamometer 8 , is arranged in the center of the two supports.
Als Kraftmesser 8 kommt eine elektromagnetisch kraftkompensierte Präzisionswägezelle 9 in Betracht, wobei die aufgebrachte Kraft mit Hilfe eines elektrisch steuerbaren Magnetfeldes (elektromagnetisch erzeugte Gegenkraft) aktiv kompensiert wird.An electromagnetic force-compensated precision load cell 9 can be considered as the force meter 8 , the applied force being actively compensated for with the aid of an electrically controllable magnetic field (electromagnetically generated counterforce).
Eine Präzisionslageregelung (Lichtschranke, PID-Regler) hält dabei das System in gleichbleibender Position. Hierdurch können minimalste Aus lenkungen (nm Bereich) registriert und ausgeregelt werden.A precision position control (light barrier, PID controller) keeps it that way System in the same position. This allows minimal off steering (nm range) are registered and corrected.
Die erzeugte kraftproportionale Spannung wird über einen Meßwi derstand abgegriffen und verstärkt einem D/A Wandler 10 zugeführt. Das von diesem ausgehende Signal wird im Rechner 11 eines Mikro prozessorsystems 12 verarbeitet. Die Wägezelle 9 liefert alle 5 ms eine verwertbare Kraftinformation, so daß bei einer Prüfzeit von ca 10 sec etwa 2000 Kraftmeßwerte zur Verfügung stehen, denen eine definierte Weginformation zugeordnet ist.The generated force-proportional voltage is tapped via a measuring resistor and increasingly fed to a D / A converter 10 . The signal emanating from this is processed in the computer 11 of a microprocessor system 12 . The load cell 9 provides usable force information every 5 ms, so that with a test time of approx. 10 seconds, about 2000 force measurement values are available, to which a defined path information is assigned.
Bei einer angenommenen Durchbiegung der Faser von 20 Mym ist unter den vorstehend geschilderten Verhältnissen eine Auflösung des Weges von 10 nm erforderlich. Da einerseits inkrementell arbeitende Systeme eine solche Auflösung nur mit großem Aufwand erreichen, und anderer seits ein nur sehr kleiner Meßbereich (<100 Mym) vorliegt, ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein kapazitives Meßsystem mit kleinem Meßbereich und hoher Auflösung eingesetzt.Assuming fiber deflection of 20 Mym is under the above-described conditions a dissolution of the way of 10 nm is required. Because, on the one hand, incremental systems achieve such a resolution only with great effort, and others Since there is only a very small measuring range (<100 Mym), the Embodiment shown a capacitive measuring system with a small Measuring range and high resolution used.
Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Wegmeßgerät kann einen tempe raturkompensierten Wegaufnehmer und einen Meßbereich von 200 Mym aufweisen, wobei ein Sensor über den gesamten Meßbereich eine proportionale Spannung von 0-10 Volt liefert.A measuring device working according to this principle can have a tempe rature-compensated displacement transducers and a measuring range of 200 Mym have, with a sensor over the entire measuring range provides proportional voltage of 0-10 volts.
Die vom Wegmeßgerät 13 ausgehenden Spannungswerte werden in digitalisierter Form ebenfalls dem Rechner 11 des Mikroprozessorsys tems 12 zugeführt und dort verarbeitet.The voltage values emanating from the displacement measuring device 13 are also supplied in digitized form to the computer 11 of the microprocessor system 12 and processed there.
Zur Erzielung der Relativbewegung zwischen dem Widerlager 2 und der Druckfinne 6 ist der Meßtischeinheit 3 ein elektrischer Antrieb zugeord net, der diesen mit vorzugsweise konstanter Geschwindigkeit in der Richtung der X-Achse auf die Druckfinne 6 zu bewegt. Als Motor kann eine Gleichstrommotor-Getriebekombination 14 dienen, die das Wider lager 2 entsprechend einer zwischen 1 und 10 Volt liegenden Versor gungsspannung mit einer Geschwindigkeit zwischen ca 0,7 und 7 Mym/sec bewegt.To achieve the relative movement between the abutment 2 and the pressure fin 6 , the measuring table unit 3 is an electric drive zugeord net, which moves this at a preferably constant speed in the direction of the X-axis to the pressure fin 6 . As a motor, a DC motor-gear combination 14 can be used, which moves the abutment 2 in accordance with a supply voltage between 1 and 10 volts at a speed between about 0.7 and 7 Mym / sec.
Bei einer Abtastrate des A/D Wandlers 10 von 10 ms (Meßwert erfassung von 100 Hz), einer Prüfgeschwindigkeit <5 Mym/sec und einer angenommenen Durchbiegung der Faser von 25 Mym ergeben sich ca. 500 diskrete Meßwerte für die Kraft und die Durchbiegung.With a sampling rate of the A / D converter 10 of 10 ms (measured value acquisition of 100 Hz), a test speed <5 Mym / sec and an assumed deflection of the fiber of 25 Mym, there are approximately 500 discrete measurement values for the force and the deflection.
Der Rechner 11 ermittelt aufgrund der ihm zugeführten Meßergebnisse unter Zugrundelegung der in seinem Datenspeicher 15 abgelegten Daten der Faser ein Kraft-Deformationsdiagramm der Durchbiegung der Einzelfaser, das auf einem Anzeigegerät 16 fortlaufend dargestellt oder in einem Plotter 17 ausgedruckt wird, oder dessen Daten im Daten speicher 15 des Rechners 11 abgelegt werden.On the basis of the measurement results supplied to him, the computer 11 determines a force-deformation diagram of the deflection of the individual fiber on the basis of the data of the fiber stored in its data memory 15 , which is continuously displayed on a display device 16 or printed out in a plotter 17 , or its data is stored in the data 15 of the computer 11 are stored.
Ein solches Kraft-Deformationsdiagramm der Durchbiegung ist in Fig. 3 dargestellt. Diese zeigt, daß die Durchbiegung der Faser proportional mit der aufgebrachten Kraft steigt. Bei einer Durchbiegung von ca. 14 Mym fällt die Kraft praktisch schlagartig ab und erreicht den Wert Null. Aus der Größe der Kraft (ca. 14 mN) unmittelbar vor ihrem Abfallen läßt sich bei Kenntnis der Querschnittsfläche der Faser deren Biege-Bruch spannung ohne Kenntnis ihres E-Moduls errechnen.Such a force-deformation diagram of the deflection is shown in FIG. 3. This shows that the deflection of the fiber increases proportionally with the applied force. With a deflection of approx. 14 Mym the force drops suddenly and reaches the value zero. From the magnitude of the force (approx. 14 mN) immediately before it falls, knowledge of the cross-sectional area of the fiber can be used to calculate its bending breaking stress without knowing its modulus of elasticity.
Claims (4)
- a. eine Einzel-Faser wird auf zwei in definiertem Abstand zueinander an geordnete Auflager eines Widerlagers (2) aufgelegt;
- b. zur Erzeugung einer zwischen die Auflager gerichteten Durchbiegung der Faser wird mittels eines Druckstückes (7) eine zur Längsrichtung der Faser quer gerichtete Kraft auf diese ausgeübt;
- c. das Druckstück (7) und das Widerlager (2) werden zur Veränderung der Kraft fortlaufend parallel zur Wirkrichtung der Kraft relativ zueinander bewegt;
- d. der Betrag der Relativbewegung zwischen dem Druckstück (7) und dem Widerlager (2) wird fortlaufend gemessen und das jeweilige Meßergebnis wird einem Rechner (11) einer Mikroprozessoreinheit (12) mitgeteilt;
- e. die Größe der sich durch die Relativbewegung zwischen Druckstück und Widerlager (2) verändernden Kraft wird fortlaufend gemessen und das jeweilige Meßergebnis wird der Mikroprozessoreinheit (12) mitgeteilt;
- f. die Mikroprozessoreinheit (12) ermittelt aus den ihr mitgeteilten Meß ergebnissen ein Kraft-Weg Diagramm;
- g. das Kraft-Weg Diagramm wird auf einer mit der Mikroprozessoreinheit (12) verbundenen Anzeigeeinheit (16,17) dargestellt, oder die Daten des Kraft-Weg Diagramms werden in der Speichereinheit (15) der Mikroprozessoreinheit (12) abgelegt.
- a. a single fiber is placed on two at a defined distance from each other on ordered supports of an abutment ( 2 );
- b. in order to produce a deflection of the fiber directed between the supports, a force directed transversely to the longitudinal direction of the fiber is exerted on the fiber by means of a pressure piece ( 7 );
- c. the pressure piece ( 7 ) and the abutment ( 2 ) are continuously moved relative to each other to change the force parallel to the effective direction of the force;
- d. the amount of the relative movement between the pressure piece ( 7 ) and the abutment ( 2 ) is measured continuously and the respective measurement result is communicated to a computer ( 11 ) of a microprocessor unit ( 12 );
- e. the magnitude of the force which changes due to the relative movement between the pressure piece and the abutment ( 2 ) is measured continuously and the respective measurement result is communicated to the microprocessor unit ( 12 );
- f. the microprocessor unit ( 12 ) determines a force-displacement diagram from the measurement results communicated to it;
- G. the force-displacement diagram is displayed on a display unit ( 16 , 17 ) connected to the microprocessor unit ( 12 ), or the data of the force-displacement diagram are stored in the storage unit ( 15 ) of the microprocessor unit ( 12 ).
Priority Applications (2)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19954389A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-06-21 | Horst Fischer | Load test equipment for ceramic dental root pins, has coupling unit which detachably connects root pins to each other with respect to load action and rotation of root pins |
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1997
- 1997-08-01 DE DE1997133323 patent/DE19733323A1/en not_active Ceased
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