DE3629131A1 - Vorrichtung zur bestimmung der deformation einer probe bei bruchmechanischen und kriechversuchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Deformation einer Probe bei bruchmechanischen und Kriechver­ suchen nach Anspruch 1.

Für die Bestimmung bruchmechanischer Kenngrößen sowie der Kriechdaten keramischer Werkstoffe werden in der Regel Biege­ versuche durchgeführt, da diese Belastungsart eine einfache Krafteinleitung in die Probe gestattet. Als Meßgröße wird neben der Belastung die Durchbiegung der Probe bestimmt.

Bekannt ist eine Vorrichtung nach Himsolt, Bestimmung des Bruchwiderstands keramischer Werkstoffe mit Biegeproben unterschiedlicher Kerbform bei Raumtemperatur und hohen Tem­ peraturen, DFVLR-Forschungsbericht, FB 85-67, 1986, Köln. Danach wird im Biegeversuch die belastete Probe gegen die Prüfkraft von zwei Widerlagerrollen gestützt, die von einer auf einer Bezugsebene ruhenden Stützstruktur getragen werden. Zwischen den Widerlagerrollen sind an der Probe drei Meßorte vorbestimmt, von denen jeder einen dessen Relativbewegung zur Bezugsebene messenden Wegaufnehmer aufweist. Aus den Meß­ signalen der drei Wegaufnehmer wird die Verschiebung des mittleren Meßortes relativ zum Mittelwert aus den Verschie­ bungen der beiden äußeren Meßorte abgeleitet. Die so er­ mittelte Verschiebung des mittleren Meßortes ist völlig unbeeinflußt von den unvermeidbaren Meßapparaturverformungen. Bei dieser Methode werden sowohl Drehungen als auch Starrkör­ perverschiebungen eliminiert. Von Nachteil ist, daß drei identische Weggeber mit den dazugehörigen Verstärkern benö­ tigt werden. Außerdem ist eine Mittelwert- und Differenz­ bildung der einzelnen Meßsignale erforderlich, was sowohl bei einer Analogsignalverarbeitung als auch bei Rechnereinsatz recht aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vor­ richtung so zu verbessern, daß der hohe Aufwand bei der Signalverarbeitung reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels der im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung an.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese Vorrichtung zur Messung der Durchbiegung im Biegeversuch bei Verwendung eines einzigen Wegaufnehmers die direkte Erfassung der Probenverschiebungen unabhängig von allen Apparaturverformungen gestattet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels mittels der Fig. 1 beschrieben.

Die belastete Probe 3 wird gegen die über zwei obere Rollen 19 eingeleitete Prüfkraft 5 von zwei Widerlagerrollen 4 ge­ stützt, die von einer auf einer Bezugsebene 1 ruhenden Stützstruktur 2 getragen werden. In einer mit der Stützstruktur 2 starr verbundenen Traverse 2 a ist eine Wippe 6 an zwei Federn 20 aufgehängt. Die Durchbiegung wird an drei Meßorten 9, 12, 15 der Probe 3 abgegriffen. Ein erstes Tast­ element 10 und ein zweites Tastelement 13 übertragen ihre Verschiebungen auf die Wippe 6. In der Mitte zwischen den beiden Tastelementen 10, 13 ist die Verschiebung der Wippe 6 gleich dem Mittelwert der beiden Einzelverschiebungen. An dieser Stelle ist der Wegaufnehmer 7 angebracht, dessen Meß­ element 7 a mit einer Feder 16 an die Probe gedrückt wird. Als Meßsignal wird folglich die relative Verschiebung der Proben­ mitte gegen den Mittelwert aus den Tastelementverschiebungen erhalten. Zur Fixierung werden auch die Tastelemente 10, 13 durch schwache Federn 17, 18 gegen die Wippe 6 gedrückt. Die Federn 20 stellen den Andruck der Tastelemente gegen die Probe sicher.

Bei Bruchmechanikversuchen wird speziell die Verschiebung der oberen Belastungsrollen 19 relativ zu den unteren Widerlager­ rollen 4 ermittelt, bei Kriechversuchen bevorzugt die Ver­ schiebung der Probenmitte relativ zu den oberen Belastungs­ rollen 19. Für die Ermittlung dieser Verschiebungen aus den Meßsignalen stehen Auswerteformeln sowohl für ungekerbte Proben als auch für gekerbte Proben zur Verfügung.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Deformation einer Probe bei bruchmechanischen und Kriechversuchen durch Umformung der Relativbewegung zwischen verschiedenen Meßorten an der Probe in eine elektrische Größe mittels einer auf einer Bezugsebene (1) ruhenden Stützstruktur (2), auf der die belastete Probe (3) über Widerlagerrollen (4) gegen die Prüfkraft (5) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - an der Stützstruktur (2) unterhalb der Probe (3) eine frei bewegbare, gegen die Probe (3) vorgespannte Wippe (6) angebracht ist und
• - ein Wegaufnehmer (7) zwischen dem Drehpunkt (8) der Wippe (6) und einem ersten Meßort (9),
• - ein erstes Tastelement (10) zwischen dem einen Wippen­ ende (11) und einem zweiten Meßort (12) und
• - ein zweites Tastelement (13) zwischen dem anderen Wippenende (14) und einem dritten Meßort (15) kraft­ schlüssig eingespannt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (6) an einer mit der Stützstruktur (2) unterhalb der Probe (3) starr verbundenen Traverse (2 a) federnd aufgehängt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (7 a) des Wegaufnehmers (7) mittels einer ersten Feder (16), das erste Tastelement (10) mittels einer zweiten Feder (17) und das zweite Tast­ element (13) mittels einer dritten Feder (18) gegen die Traverse (2) oder die Stützstruktur (2) abgestützt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wegaufnehmer (7) ein induktiver Wegauf­ nehmer ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßelement (7 a), das erste Tastelement (10) und das zweite Tastelement (13) aus metallenem und für Hochtemperaturversuche aus keramischem Material be­ stehen.