[Materialprüfung]
Bei definierten Belastungen (Zug, Druck, Torsion, Biegung) wird die Kraft und Dehnung gemessen. Aus diesen Messgrößen werden Kraft-Dehnungs-Kurven und Spannungs-Dehnungs-Kurven ermittelt sowie Materialparameter wie E-Modul, Poissonszahl, Bruchdehnung oder komplexere Größen berechnet. Je nach Test werden verschiedene Messverfahren eingesetzt:
Das RTSS-Videoextensometer eignet für standardisierte und automatische Prüfabläufe und arbeitet als Echtzeit-Dehnungssensor.
Das Q400-Bildkorrelationssystem liefert ortsaufgelöste Messwerte und die Auswertung erfolgt meist im Nachhinein da dabei ein Fülle an Informationen berechnet werden kann.
Ortsauflösung der DehnungsmessungDie im Q400 DIC System eingesetzte Messsoftware Istra4D erreicht über einen speziellen Algorithmus eine unübertroffen hohe Ortsauflösung. |
RTSS: Zugversuch zur Bestimmung des E-ModulsMit dem RTSS-Videoextensometer wird die Längsdehnung beim Zugversuch in Echtzeit gemessen und an die Prüfmaschine übertragen. |
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Was ist der Elastizitätsmodul bzw. E-Modul?
Der Elastizitätsmodul (auch bekannt als Elastizitätsmodul) ist ein Maß für die Fähigkeit eines Materials, sich elastisch zu verformen. Mit anderen Worten: Er bemisst den Widerstand eines Materials gegen mechanische Dehnung oder Stauchung. Je höher der Elastizitätsmodul ist, desto größer ist der Widerstand des Materials gegen Verformung.
Der Elastizitätsmodul kann mit verschiedenen Methoden gemessen werden, darunter Zug-, Druck- und Scherprüfungen. Er wird in der Regel in Gigapascal (GPa), Megapascal (MPa) oder Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) ausgedrückt. Baustahl bzw. S235JR hat beispielsweise den E-Modul 210000 N/mm².
Zugprüfung zur Bestimmung des E-Modul
Die Zugprüfung ist die gängigste Methode zur Messung der Elastizität. Bei dieser Art von Prüfung wird eine Probe des Materials einer Zugkraft ausgesetzt. Dabei wird die Dehnung (Zugspannung) gemessen, die diese Belastung bewirkt. Die Druckprüfung ist ähnlich wie die Zugprüfung, nur dass die Probe nicht auf Zug, sondern auf Druck (Quetschung) beansprucht wird.
Die Scherprüfung ist eine weitere gängige Methode zur Messung der Elastizität. Bei dieser Art von Prüfung wird eine Materialprobe Scherkräften ausgesetzt (Kräfte, die parallel zueinander, aber in entgegengesetzte Richtungen wirken). Anschließend wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um eine Verformung zu bewirken.
Mit dem E-Modul Vorhersagen zum Materialverhalten treffen
Der Elastizitätsmodul kann verwendet werden, um das Verhalten eines Materials unter verschiedenen Belastungen vorherzusagen. Wenn Sie zum Beispiel den Elastizitätsmodul eines Materials kennen können Sie vorhersagen, wie stark es sich unter einer bestimmten Belastung verformt (dehnt oder staucht).
Längsdehnung & QuerdehnungDas RTSS Videoextensometer kann mit einer Kamera simultan die Längsdehnung und Querdehnung messen. Für die Längsdehnung wird die Linienmarkierung auf der Probe verwendet. Die Breite der Probe wird über den Probenrand gemessen. Es ist möglich die Querdehnung als Mittelwert zwischen den Längsmarkierungen oder die minimale Breite (=Einschnürung) zu erfassen. |
Grosse Dehnungen - Zugversuch an GummiMit dem RTSS-Videoextensometer können Dehnungen bis 1000% gemessen werden. Durch die hochauflösenden Kameras wird eine durchgehend hohe Messgenauigkeit erreicht. |
Zugversuch an CFKMit Q400 gemessene Dehnungsverteilung an einer CFK-Zugprobe mit Bohrung. |
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BiegeversuchZwei miteinander verklebte Kunststoffplatten werden in einem 3-Punkte-Biegeversuch belastet. Die Dehnung im Querschnitt wird mittels Q400-Bildkorrelationssystem gemessen. Die Abbildungen zeigen die Oberflächendehnung in horizontaler Richtung als Farboverlay sowie den Dehnungsverlauf der Messwerte entlang der vertikalen Linie 1. Das linke Bild zeigt im Farbverlauf Druckdehnung (blau) und Zugdehnung (rot) auf der zusammengeklebten Probe. Nach dem Versagen der Klebung ist die Zug-Druck-Dehnung über die einzelnen Platten verteilt. |
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MikrozugversuchMittels Q400 wird die Dehnungsverteilung auf einer Mikro-Zugprobe gemessen. Die Ausgangsprobenlänge beträgt 4mm. Die Messung erfolgt mit Makro-Objektiven. |
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ScherversuchDas Q400 Bildkorrelationssystem misst die Scherdehnung und andere Dehnungskomponenten ortsaufgelöst. Das Video zeigt einen Scherversuch. Die Scherdehnung ist als Farboverlay dargestellt |
Risswachstum bei CT ProbeQ400 misst die Risslänge bei einer CT Probe unter Zugbelastung. |
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