DE2435068C3 - Transducer for measuring shear deformations of adhesive layers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen MeiJwertaufnehmer zur Messung von Schubverformungen von Klebstoffschichten, die zwischen zwei Probekörperhälften vorliegen mit nebeneinander angeordneten Meßspitzen, die an relativ zueinander verschiebbaren Teilen befestigt sind, zwischen denen ein induktiver Wegaufnehmer angeordnet ist und von denen eine fest mit dem Probekörper verspannbar ist.The invention relates to a MeiJwertaufnehmer Measurement of shear deformations of adhesive layers between two test specimen halves with measuring tips arranged next to one another, which are fastened to parts that can be moved relative to one another, between which an inductive displacement transducer is arranged and one of which is fixed to the specimen is braced.

Bei einem bekannten Meßwertaufnehmer der genannten Art ist die eine Meßspitze an einem Ende eines Trägers befestigt, der in einem wesentlichen Abstand von der Meßspitze mit einer Anlagekante versehen ist, mit der ei linienförmig an dem Probekörper anliegt.In a known transducer of the type mentioned, one measuring tip is at one end of one Attached to the carrier, which is provided with a contact edge at a substantial distance from the measuring tip, with which the egg rests linearly on the test specimen.

Im Bereich der Meßspitze ist an diesem Träger ein doppelarmiger Hebel schwenkbar gelagert, der an einem Ende neben der ersten Meßspitze die zweite Meßspitze trägt und dessen anderer Schenkel den Kern eines induktiven Wegaufnehmers trägt, dessen Spule an der Rückseite des Trägers befestigt ist.In the area of the measuring tip, a double-armed lever is pivotably mounted on this carrier, which is connected to one end next to the first measuring tip carries the second measuring tip and the other leg carries the core an inductive displacement transducer whose coil is attached to the back of the carrier.

Es wurde festgestellt, daß mit einem solchen bekannten Meßwertaufnehmer sehr breit streuende Meßergebnisse erzielt werden konnten.It has been found that with such a known transducer, very broad scattering Measurement results could be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßwertaufnehmer zu schaffen, mit dem die Schubverformungen genau meßbar sind.The object of the invention is to create a transducer with which the shear deformations are accurate are measurable.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an dem einen Teil des Meßwertaufnehmers zwei Meßspitzen vorgesehen sind, deren Abstand kleiner ist als die Überlappungslänge des Probekörpers.This object is achieved according to the invention in that on one part of the transducer two measuring tips are provided, the distance between which is smaller than the overlap length of the specimen.

Vorzugsweise sind diese beiden Meßspitzen in Längsrichtung der Proben senkrecht übereinander angeordnet. Zweckmäßig liegen die beiden Meßspitzen des einen Teiles symmetrisch zu der Meßspitze an dem anderen Teil.These two measuring tips are preferably perpendicular to one another in the longitudinal direction of the samples arranged. The two measuring tips of one part are expediently symmetrical to the measuring tip on the other part.

Eine zweckmäßige Ausführungsform ist gekennzeichnet durch einen geschlossenen starren Rahmen, an dessen einem Schenkel auf der Außenseite eine Meßspitze angeordnet ist und durch einen in dem Rahmen elastisch aufgehängten Träger, der einen Vorsprung aufweist, der frei beweglich in einen Ausschnitt des die eine Meßspitze tragenden Rahmenschenkels eingreift, wobei auf der Außenfläche des Vorsprunges die zwei anderen Meßspitzen angeordnet sind. Vorzugsweise ist auf der dem Vorsprung gegenüberliegenden Seite des Trägers eine Plattform vorgesehen, an der die Induktionsspule des induktiven Wegaufnehmers befestigt ist.An expedient embodiment is characterized by a closed, rigid frame one leg of which a measuring tip is arranged on the outside and through one in the Frame elastically suspended carrier, which has a projection that can move freely in a Section of the frame leg carrying a measuring tip engages, with on the outer surface of the Projection the two other measuring tips are arranged. Preferably it is on the protrusion opposite side of the support a platform is provided on which the induction coil of the inductive Displacement transducer is attached.

Vorzugsweise ist der Träger über zwei parallele Blattfedern in dem starren Rahmen parallel verschiebbar aufgehängt. Eine der Blattfedern ist dabei zweckmäßig mit einer öffnung versehen, durch die der Kern des induktiven Wegaufnehmers hindurchragt, der in dem parallel hierzu liegenden Schenkel des Rahmens befestigt ist.The carrier can preferably be displaced in parallel in the rigid frame via two parallel leaf springs hung up. One of the leaf springs is expediently provided with an opening through which the The core of the inductive displacement transducer protrudes into the leg of the frame lying parallel to it is attached.

Zweckmäßig ist auf der Rückseite des Trägers ein senkrechter Stift als Anlage eines Spannbügels vorgesehen. Appropriately, a vertical pin is provided on the back of the carrier as a support of a clamping bracket.

Zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit wird vorzugsweise eine Meßanordnung vorgesehen, bei der emanuer gegenüberliegend zwei Meßwertaufnehmer gegen die Probekörper verspannt sind, wobei die Stützflächen jeweils durch die drei Meßspitzen bestimmt sind. Die Stützflächen liegen also vollständig innerhalb des Bereiches der Klebstoffschicht.To achieve a high measurement accuracy, a measuring arrangement is preferably provided in which Two transducers opposite each other are braced against the test specimen, the support surfaces being determined by the three measuring tips are. The support surfaces are therefore completely within the area of the adhesive layer.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert.The invention is illustrated by way of example in the drawing and in more detail below explained with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Meßwertaufnehmer zusammen mit dem Probekörper mit der dazwischen angeordneten Klebstoffschicht;Fig. 1 shows a perspective view of a transducer together with the test specimen with the adhesive layer disposed therebetween;

F i g. 2 zeigt im Längsschnitt die Verspunnung zweier Meßwertaufnehmer gegen den Probekörper.F i g. 2 shows the tension of two in a longitudinal section Transducer against the test specimen.

Der in Fig. 1 dargestellte Meßwertaufnehmer weist einen geschlossenen starren Rahmen 2 auf mit zwei zueinander parallelen Schenkeln 4 und 6 und zwei weiteren zueinander parallelen Schenkeln 8 und 10. Die Schenkel 8 und 10 sind stumpf auf die Enden der Schenkel 4 und 6 aufgeschraubt. Die Schenkel 4 und 6 haben vorzugsweise eine größere Dicke als die Schenkel 8 und 10.The transducer shown in Fig. 1 has a closed rigid frame 2 with two parallel legs 4 and 6 and two further parallel legs 8 and 10. The legs 8 and 10 are blunt to the ends of the Legs 4 and 6 screwed on. The legs 4 and 6 preferably have a greater thickness than that Leg 8 and 10.

Innerhalb des geschlossenen Rahmens 2 ist ein Träger 12 hinter dem Schenkel 4 angeordnet und parallel zu dem Schenkel 4 verschiebbar. Der Träger 12 ist in dem Raiimen über Blattfedern 14 und 16 aufgehängt, die mit ihrem Ende in dem hinteren Schenkel 6 eingespannt sind und mit ihrem anderen Ende stumpf auf die Enden des Trägers 12 geschraubt sind.Within the closed frame 2, a carrier 12 is arranged behind the leg 4 and parallel to it the leg 4 displaceable. The carrier 12 is suspended in the Raiimen about leaf springs 14 and 16, which with are clamped at their end in the rear leg 6 and with their other end butt on the ends of the Support 12 are screwed.

In dem Schenkel 4 des Rahmens 2 ist ein Ausschnitt 18 vorgesehen, in den ein Vorsprung 20 des Trägers 12 eingreift, und zwar so, daß er über den vorgesehenen Verstellbereich des Trägers 12 frei in dem Ausschnitt 18 beweglich ist. Die Endfläche 22 des Vorsprunges 20 liegt im wesentlichen in der Ebene der Außenseite des Rahmenschenkels 4.In the leg 4 of the frame 2 there is a cutout 18 provided, in which a projection 20 of the carrier 12 engages, in such a way that it over the intended Adjustment range of the carrier 12 is freely movable in the cutout 18. The end surface 22 of the projection 20 lies essentially in the plane of the outside of the frame leg 4.

Auf der Rückseite des Trägers ist eine senkrecht von diesem abstehende Plattform 24 vorgesehen, in der die Spule 26 eines induktiven Wegaufnehmers befestigt ist. Der Kern 28 des induktiven Wegaufnehmers ist über Schrauben in dem Schenkel 10 des Rahmens 2 befestigt. Der Kern 28 ragt durch eine Öffnung 30 in der unteren Blattfeder 16 hindurch. Aus der vorderen Fläche 22 des Vorsprunges 20 des Trägers 12 vorstehend sind senkrecht übereinander zwei Meßspitzen 32 und 34 vorgesehen. Eine weitere Meßspitze 36 ist aus der Außenfläche des Rahmenschenkels 4 vorstehend vorgesehen, und zwar so, daß sie in der Mitte zwischen den Meßspitzen 32 und 34 seitlich versetzt liegt.On the back of the carrier a perpendicular to this projecting platform 24 is provided in which the Coil 26 of an inductive displacement transducer is attached. The core 28 of the inductive displacement transducer is over Screws fastened in the leg 10 of the frame 2. The core 28 protrudes through an opening 30 in the lower Leaf spring 16 therethrough. From the front surface 22 of the projection 20 of the carrier 12 protrude Two measuring tips 32 and 34 are provided vertically one above the other. Another probe tip 36 is from the Outer surface of the frame leg 4 provided above, in such a way that it is in the middle between the measuring tips 32 and 34 is laterally offset.

Strichpunktiert ist in F i g. 1 links von dem beschriebenen Meßwertaufnehmer eine Testanordnung mit zwei ^₅ Probekörper 38 und 40 vorgesehen, die an ihren angrenzenden Enden mit Ausschnitten 42 bzw. 44 versehen sind, deren Tiefe t der halben Dicke D plus der halben Dicke d der zu prüfenden Klebstoffschicht 45 entspricht. Die Länge der Ausschnitte entspricht der Länge / der Klebstoffschicht bzw. ist etwas größer als diese Länge. Damit überlappen sich die beiden Probekörper 38 und 40 über die Länge / der Klebstoffschicht 45, deren Schubverformung zu messen ist.Dashed-dotted lines are shown in FIG. 1 to the left of the transducer described, a test arrangement with two ^ ₅ specimens 38 and 40 is provided, which are provided at their adjacent ends with cutouts 42 and 44, the depth t of which corresponds to half the thickness D plus half the thickness d of the adhesive layer 45 to be tested . The length of the cut-outs corresponds to the length / of the adhesive layer or is slightly greater than this length. The two test specimens 38 and 40 thus overlap over the length / of the adhesive layer 45, the shear deformation of which is to be measured.

Der Abstand der beiden Meiispitzen 32 und 34 ist kleiner als die Länge /der Klebstoffschicht. Die Stelleu, an denen die Meßspitzen an den beiden Probekörpern angreifen, sind an den Probekörpern durch kleine Kreise veranschaulicht. Der Meßwertaufnehmer stützt sich damit gegen die Probekörper auf einer Dreiecksfläche mit den drei Meßspitzen als Eckpunkten ab. Je kleiner der Abstand dieser Eckpunkte, um so geringer sind die Einflüsse der Dehnung der Probekörper auf das Meßergebnis. In der Praxis wird der Abstand der Meßspitzen dadurch bestimmt, daß eine hinreichend stabile Abstützung erzielt wird.The distance between the two chisel tips 32 and 34 is smaller than the length / of the adhesive layer. The place where the measuring tips attack the two test specimens are small on the test specimens Circles illustrated. The transducer is thus supported against the specimen on a triangular surface with the three measuring tips as corner points. The smaller the distance between these corner points, the smaller are the influences of the elongation of the test specimen on the measurement result. In practice, the distance is the Measuring tips determined in that a sufficiently stable support is achieved.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, die einen Schnitt in Höhe der Meßspitze 36 zeigt, ist auf der Rückseite des Trägers 12 ein senkrechter Stift 46 angeordnet, der in der Plattform 24 gehaltert sein kann.As shown in FIG. 2, which shows a section at the level of the measuring tip 36, is on the back of the carrier 12, a vertical pin 46 is arranged, which can be retained in the platform 24.

Zur Vorbereitung einer Messung werden in einer Vorrichtung, in der die Meßwertaufnehmer so zu den durch die zu untersuchende Klebstoffschichl verbundenen Probekörperhälften gehaltert, daß die Meßspitze 36 genau in halber Höhe der Überlappung des Probekörpers liegt, und zwar je ein Meßwertaufnehmer auf jeder Seite des Probekörpers. Die Ausrichtung erfolgt weiter so, daß die Meßspitzen 36 bzw. 32 und 34 jeweils gleichen Abstand von der Klebstoffschicht haben. Die Meßwertaufnehmer werden gegen den Probekörper durch zwei Spannbügel 48 und 50 verspannt, die mit Ausschnitten 52 und 54 versehen sind, mit denen sie über die Plattformen 24 geführt sind. Die Bügel liegen hinter den Trägern 12 gegen die auf der Mittellinie liegenden Stifte 46 an, so daß eine linienförmige Anlage gegeben ist. Die Bügel können damit ohne Übertragung eines Drehmomentes auf die Träger einwirken. Die Enden der Bügel 48 und 50 sind jeweils mit Schraubenbolzen 56 über Muttern 58 verspannt, die sich über Kugelhälften 60 gegen die Bügel abstützen, wodurch wiederum die Übertragung von Biegemomenten verhindert wird.In order to prepare for a measurement, a device in which the transducers are to be used held by the test specimen halves connected to the adhesive layer to be examined, that the measuring tip 36 is exactly halfway up the overlap of the test specimen, with one transducer on each Side of the specimen. The alignment continues in such a way that the measuring tips 36 or 32 and 34 respectively have the same distance from the adhesive layer. The transducers are against the specimen clamped by two clamps 48 and 50, which are provided with cutouts 52 and 54, with which they over the platforms 24 are guided. The brackets lie behind the straps 12 against those lying on the center line Pins 46, so that a linear system is given. The bracket can thus be used without transferring a Acting torque on the carrier. The ends of the brackets 48 and 50 are bolted 56, respectively braced via nuts 58, which are supported by ball halves 60 against the bracket, which in turn the Transfer of bending moments is prevented.

Der Probekörper mit den mit ihm verspannten Meßwertaufnehmern wird dann in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile einer Zugkraft unterworfen, und zwar unter Zwischenschaltung eines Zugkraftmeßgerätes. Von den induktiven Wegaufnehmern wird ein wegabhängiges Signal abgegeben. Kraft und Weg können dann in üblicher Weise aufgezeichnet werden. Das so aufgezeichnete Kraft-Weg-Diagramm kann dann in üblicher Weise zu Schubspannungs-Gleitungs-Diagrammen ausgewertet werden.The test specimen with the transducers clamped to it is then moved in the direction of the in Fig. 1 drawn arrows subjected to a tensile force, with the interposition of a tensile force measuring device. A path-dependent signal is emitted by the inductive displacement transducers. Power and way can then be recorded in the usual way. The force-displacement diagram recorded in this way can can then be evaluated in the usual way to produce shear stress-slip diagrams.

Da die Schubspannung in der Klebstoffschicht in der Größenordnung der Festigkeit des Probekörperwerkstoffs liegen kann, tritt im Bereich der Überlappung unter Belastung eine Biegung auf und darüber hinaus eine Dehnung. Biegung und Dehnung können anhand der Werkstoffkonstanten ermittelt und als Konstante bei der Meßwertauswertung berücksichtigt werden.Because the shear stress in the adhesive layer is of the order of magnitude of the strength of the test specimen material may lie, a bend occurs in the area of the overlap under load and beyond a stretch. Bending and stretching can be determined using the material constants and as a constant must be taken into account when evaluating the measured values.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Meßwertaufnehmer zur Messung von Schubverformungen von Klebstoffschichten, die chen zwei Probekörperhälften vorliegen, mit nc! ieinander angeordneten Meßspitzen, die an relativ zueinander beweglichen Teilen befestigt sind, zwischen denen ein induktiver Wegaufnehmer angeordnet ist, und von denen eines fest mit einer der Probekörperhälften verspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Teil (12) zwei Meßspitzen (32, 34) vorgesehen sind, deren Abstand kleiner ist als die Überlappungslänge (l)der beiden Probekörperhälften (38,40). '51. transducer for measuring shear deformations of adhesive layers, which are two halves of the specimen, with nc! Measuring tips arranged one inside the other, which are fastened to parts that can move relative to one another, between which an inductive displacement transducer is arranged, and one of which can be firmly clamped to one of the specimen halves, characterized in that two measuring tips (32, 34 ) are provided, the distance between which is smaller than the overlap length (l) of the two test specimen halves (38, 40). '5 2. Meßwcri.aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßspitzen (32, 34) in Längsrichtung der Probekörper (38,40) senkrecht übereinanderliegend angeordnet sind.2. Meßwcri.aufnehmer according to claim 1, characterized characterized in that the two measuring tips (32, 34) are perpendicular in the longitudinal direction of the specimen (38, 40) are arranged one above the other. 3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßspitzen (32, 34) symmetrisch zu der Meßspitze (36) an dem anderen Teil (4) des Meßwertaufnehmers angeordnet sind.3. transducer according to claim 1 or 2, characterized in that the two measuring tips (32, 34) arranged symmetrically to the measuring tip (36) on the other part (4) of the transducer are. 4. Meßwertaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen geschlossenen starren Rahmen (2), an dessen einem Schenkel (4) eine Meßspitze (36) angeordnet ist, und durch einen in dem Rahmen (2) elastisch aufgehängten Träger (12), der einen Vorsprung (20) aufweist, der frei beweglich in einem Ausschnitt (18) des die eine Meßspitze tragenden Rahmensehenkels (4) eingreift, und daß auf der Außenfläche (22) die zwei Meßspitzen (32,34) angeordnet sind.4. transducer according to one of the preceding claims, characterized by a closed rigid frame (2), on one leg (4) of which a measuring tip (36) is arranged, and by a support (12) which is elastically suspended in the frame (2) and has a projection (20), which is freely movable in a cutout (18) of the frame leg (4) carrying a measuring tip engages, and that the two measuring tips (32,34) are arranged on the outer surface (22). 5. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Vorsprung (20) gegenüberliegenden Seite des Trägers (12) eine Plattform (24) vorgesehen ist, an der die Induktionsspule (26) des induktiven Wegaufnehmers befestigt ist.5. transducer according to claim 4, characterized in that on the projection (20) opposite side of the carrier (12) a platform (24) is provided on which the induction coil (26) of the inductive displacement transducer is attached. 6. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) über zwei parallele Blattfedern (14, 16) in dem starren Rahmen (2) parallel verschiebbar aufgehängt ist.6. transducer according to claim 4 or 5, characterized in that the carrier (12) over two parallel leaf springs (14, 16) is suspended in the rigid frame (2) so as to be displaceable in parallel. 7. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Blattfedern (16) mit einer öffnung (30) versehen ist, durch die der Kern (28) des induktiven Wegaufnehmers hindurchragt, der in dem parallel zu dieser Blattfeder liegenden Schenkel (10) des Rahmens befestigt ist.7. transducer according to claim 6, characterized in that one of the leaf springs (16) with an opening (30) is provided through which the core (28) of the inductive displacement transducer protrudes, which is fastened in the leg (10) of the frame lying parallel to this leaf spring. 8. Meßwertaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Trägers (12) ein senkrechter Stift (46) als Anlage eines Spannbügels (48, 50) vorgesehen ist.8. transducer according to one of the preceding claims, characterized in that on the rear side of the carrier (12) is provided with a vertical pin (46) as a support for a clamping bracket (48, 50) is. 9. Meßanordnung mit einem Meßwertaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden gegenüberliegenden Seiten der beiden Probekörperhälften (38, 40) je ein Meßwertaufnehmer mit den Meßspitzen symmetrisch zur Klebstoffschicht an den Probekörperhälften anliegend vorgesehen sind, und daß hinter den Trägern durchgeführt gegen die senkrechten. Stifte anliegend Spannbüge! (48, 50) vorgesehen sind, deren Enden über Schraubenbolzen (56) verbunden sind.9. Measuring arrangement with a transducer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the two opposite sides of the two test specimen halves (38, 40) each have a transducer with the measuring tips symmetrical to the adhesive layer the specimen halves are provided adjacent, and that carried out behind the carriers against the vertical. Pins lying on tension bows! (48, 50) are provided, the ends of which via screw bolts (56) are connected. 10. Meßanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (58) auf den Schraubenbolzen (56) über Kugelhälften (60) g_&g_en die Spannbügel anliegen.10. Measuring arrangement according to claim 9, characterized in that the nuts (58) rest on the screw bolts (56) via ball halves (60) g _& g _en the clamping brackets.