DE872669C

DE872669C - Verfahren zum Messen kleiner Laengenaenderungen eines Prueflings unter gleichzeitiger Beruecksichtigung etwa auftretender Biegungen

Info

Publication number: DE872669C
Application number: DEA4262D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Lehr
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1944-09-10
Filing date: 1944-09-10
Publication date: 1953-04-02

Description

Verfahren zum Messen kleiner Längenänderungen eines Prüflings unter gleichzeitiger Berücksichtigung etwa auftretender Biegungen Die bekannten Dehnungsmesser messen Längenänderungen eines Werkstückes in der Randfaser oder in einem bestimmten, durch die Bau- und Befestigungsweise des Dehnungsmessers bedingten Abstand von der Oberfläche des Prüflings parallel zur festgelegten Meßstrecke. Aus dem Meßergebnis ist bei solchen Messungen nur die Gesamtlängenänderung der Strecke zu erkennen, gleichgültig, ob diese Längenänderung durch Dehnung, Biegung oder beides hervorgerufen ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Gerät zum Messen kleiner Längenänderungen, welches gestattet, außer der Gesamt dehnung der Meßstrecke auch die durch Biegung des Prüflings hervorgerufene Längenänderung zu erfassen und darüber hinaus nicht nur in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche, sondern in jedem beliebigenAbstand von der neutralen Faser die Längenänderung und damit die bestehende Spannung zu bestimmen.
Zu diesem Zweck werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils zwei Messungen in verschiedenem Abstand von der neutralen Faser gleichzeitig vorgenommen, welche bei vorhandener Biegung verschiedene Meßwerte ergeben, aus welchen sich durch Extrapolation die eigentliche Dehnung in der neutralen Faser ergibt.
Um ein für das neue Verfahren geeignetes Meßgerät zu erhalten, kann man zweckmäßig einen Dehnungsmesser der bekannten Art, dessen gegeneinanderbewegliche Teile zur starren Verbindung mit den Endpunkten einer Meßstrecke eingerichtet sind, in der Weise ausbilden, daß man zwei Meßsysteme parallel zur Meßstrecke übereinander au ordnet, welche dann zwei Meßwerte in verschiedenem Abstand von der neutralen Faser des Prüflings ergeben.
Den gemessenen Längenänderungen entsprechen zwei imaginäre Spannungen aa im Abstand a und ab im Abstand b von der neutralen Faser des Prüflings.
Ist aa = ab, so ist keine Biegung vorhanden, und die gemessene Dehnung ist auch gleichzeitig die Dehnung der neutralen Faser.
Die Spannung in der neutralen Faser ist dann (7n = aa = abv Ergibt die Messung zwei verschiedene Werte für die Dehnung im Abstand a und im Abstanci.b, so deutet das darauf hin, daß der Prüfling einer Biegebeanspruchung unterliegt. Durch Extrapolätion erhält man aus den gemessenenWerten die Dehnung bzw. die Spannung an in der neutralen Faser oder auch die Spannung oR an der Oberfläche, d. h. in der Randfaser des Werkstücks.
Weitere iEinzel.heiten der Erfindung sind der folgenden Beispielsbeschreibung an Hand der Abbildungen zu entnehmen.
Abb. I zeigt einen induktiven dynamischen Dehnungsmesser nach der \Erfindung. Die Skizzen gemäß Abb. 2 und 3 -zeigen, wie durch Extrapolation aus den gemessenen Werten der Spannungsabstand in der Randfaser und in der neutralen Faser bestimmt wird.
Gemäß Abb. I sind auf einen Prüfling I im Abstand 2 der Meßstrecke konische Stifte 3 und 4 aufgelötet. Auf die Stifte 3 und 4 ist ein zweistöckiger induktiver Dehnungsmesser aufgesetzt und mittels der Muttern 5 und 6 in seiner Lage gesichert. Der Dehnungsmesser besteht aus zwei Meßsystemen 1 und II, von denen jedes für sich als Transformator mit Luftspalt 7 bzw. 8 ausgebildet ist. Man hat sich unter g bis- I2 U-förmig ausgebildete lamellierte Eisenkerne vorzustellen, auf welchen die Primärspuler,llI3, I und die SekundärspulenI4, I6 der beiden Transformatorsysteme sitzen. Das ganze Gerät ist normalerweise in einem Gehäuse untergebracht und gegebenenfalls mit einer Einsteilvorrichtung für die Luftspalte7 und 8 versehen.
Diese ist jedoch in der Abbildung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Das Gerät ist mit Rücksicht auf dynamische Messungen so ausgeführt, daß Primär- und Sekundärseite jeweils vollkommen gleich gebaut sind und daß die auf den Stiften 3 und 4 aufgesetzten Gerätehälften genau in ihrem 'Schwerpunkt unterstützt sind Auf diese Weise wird verhindert, daß bei Messungen am bewegten. Prüfling, bevispielsnveise an einer umlaufenden Welle, auftretende Beschleunigungen zu einer Kippung der beiden Gerätehälften und damit zu einer den Meßwert fälschenden Veränderung der Luftspalte 7 und 8 führen.
Ergibt die Messung mit dem oben beschriebenen Dehnungsmesser gemäß Abb. 1 unterschiedliche Änderungen der Luftspalte 7 und 8, die sich im Abstand a und b von der Randfaser bzw. der Oberfläche des Prüflings I befinden, so kann man die den gemessenen Dehnungen entsprechenden Spannungen <ia und ab gemäß ;Abb. 2 in ihrem Abstand von der neutralen Faser auftragen. Man legt dann eine Gerade durch die Endpunkte der Spannung da und ab und erhält auf diese Weise im Abstand der Oberfläche von der neutralen Faser die Spahnung oR in der Randfaser und an in der neutralen Faser. Da die neutrale Faser keiner Längenänderung infolge Biegung unterliegt, entspricht das dn dem durch reine Dehnung des Werkstückes I hervorgerufenen Spannungszustand. Das aR in der Randfaser setzt sich demnach aus einem Biegungsanteil oR2 und einem Dehnungsanteil aRi zusammen. Wie aus dem Spannungsbild hervorgeht, unterliegt also der Prüfling nicht einer Dehnung, sondern zugleich einer die obere Randfaser konvex wölbenden Biegung.
Abb. 3 zeigt analog der Darstellung gemäß Abb. 2 den Spannungsverlauf bei einer Biegung, welche die obere Randfaser konkav wölbt, also iusammendrückt, so daß die in der Randfaser auftretende Längenänderung kleiner ist als die tatsächliche, durch Dehnung hervorgerufene Verlängerung der neutralen Faser. Würde man hier eine Dehnungsmessung nur in derRandfaser vornehmen, so ergäbe sich ein lediglich oR1 entsprechendes Meßergebnis, also ein durch den Einfluß der negativen Biegedehnung, d. h. der Stauchung, verfälschter Wert der tatsächlichen, in der neutralen Faser auftretenden Längenänderung des Prüflings.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Messen kleiner Längenänderungen eines Prüflings unter gleichzeitiger Berücksichtigung etwa auftretender Biegungen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Messungen in verschiedenem Abstand (a, b) von der neutralen Faser gleichzeitig vorgenommen werden, welche bei vorhandener Biegung verschiedene Meßwerte ergeben, aus welchen sich durch Extrapolation die eigentliche Dehnung in der neutralen Faser ergibt.
2. Dehnungsmesser für das Verfahren nach Anspruch I, dessen gegeneinanderbewegliche Teile zur starren Verbindung mit den Endpunkten einer Meßstrecke eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus zwei parallel zur Meßstrecke (2) übereinander angeordneten Meßsystemen (I und II) besteht, welche zwei Meßwerte in verschiedenem Abstand (a und b) von der neutralen Faser des Prüflings (1) ergeben.
3. Induktiver dynamischer Dehnungsmesser nach Anspruch 2 mit zwei völlig gleichen, Primär- und Sekundärseite eines Transforma- tors bildenden, durch einen Luf tspalt voneinander getrennten Teilen, die mit ihrem Schwerpunkt auf je einen am Prüfling starr zu befestigenden Meßstift aufsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsmesser zweistöckig mit zwei übereinanderliegenden Transformatoren (I, II) ausgebildet ist, deren Luftspalte (7, 8) verschiedenen Abstand (a, b) von der Oberfläche des Prüflings (I) und damit von der neutralen Faser haben.