Schubspannung/Druck
Die grundlegenden Materialeigenschaften bestimmen die Eigenschaften und die Konstruktion.
Druck- und Zugversuche sind die beiden wichtigsten Grundversuche zur Bestimmung der Materialeigenschaften, sie sind auch besonders nützlich. Die Daten zu den grundlegenden Materialeigenschaften spielen für die Konstruktion von Teilen und die Bewertung der Eigenschaften im Einsatz eine wichtige Rolle. Typische Analyseinformationen aus den Druck- und Zugversuchen sind unter anderem: Druckfestigkeit, Elastizitätsgrenzwert, Deformation, E-Modul, Proportionalgrenzwert, Flächenschrumpfung, Deformationsbelastung, Fließgrenze, Fließfestigkeit und Bruchfestigkeit.
Typische Versuchsanwendungen und Entwicklungsbereiche sind unter anderem:
- Bestimmung der Druck- und Zugfestigkeit von Rohmaterialien und Vergleich mit dokumentierten Materialspezifikationen;
- Bestimmung der Materialeigenschaften für die Finite-Elemente-Modellbildung oder für andere Produktkonstruktionen, um das gewünschte mechanische Verhalten und die Servicezyklen zu ermitteln;
- Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Komponenten durch Verdopplung der erwarteten Einsatzbedingungen.
Wichtige Anforderungen an Versuchsproben
Standardzug- und Druckversuche an Metallen und Kunststoffen werden mit speziell vorbereiteten Proben durchgeführt. Diese Proben können maschinell bearbeitete zylindrische Proben oder Proben in Form einer flachen Platte sein (oft bezeichnet als „Dogbone“) und haben ein spezifisches Längen-Breiten-Verhältnis bzw. Längen-Durchmesser-Verhältnis im Prüfbereich (Prüflehre) entsprechend den Versuchsanforderungen der ASTM/ISO-Normen. Zylindrische und rohrförmige Geometrien, Fasern und Drähte werden direkt mit speziell entwickelten Halterungen und optimierten Spannvorrichtungen und Ausfallpunkten geprüft.
Die am häufigsten verwendete Geometrie für Proben ist ein rechtwinkliger Zylinder mit flachen/parallelen Endflächen. Andere Formen werden ebenfalls verwendet, erfordern aber spezielle Halterungen, um ein Knicken usw. zu vermeiden. Die Komponentenprüfung bzw. die simulierten Einsatzprüfungen hängen von der spezifischen Prüfmaschine/Konfiguration ab.
Biologische Proben erfordern oft eine Prüfung in dem vorgefundenen Zustand, es ist allerdings auch üblich, kleinere Proben aus spezifischen Bereichen spanend zu bearbeiten (beispielsweise Knochen). Versuche in kleinerem Maßstab entsprechen oft nicht den etablierten Standards, die Prüfingenieure müssen dann die Probengeometrie, das Spannverfahren und die richtige Dimensionierung des Prüfgeräts (beispielsweise eine niedrigere Kraft) definieren, um optimale, reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten.
Für effektive Zug- und Druckversuche wurde eine Vielzahl von TA ElectroForce® ElectroForce®-® Prüfgeräten als Teil eines umfassenden Produktentwicklungs- bzw. Forschungsprogramms eingesetzt.