Schlagbeanspruchung Fallbolzensystem - Versionsgeschichte

Loeffler-Kamann: /* Hochgeschwindigkeitsprüfgeräte */

2025-06-24T08:47:12Z

Hochgeschwindigkeitsprüfgeräte

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	\|DIN EN ISO 179-1 (~~2023~~-10): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung		\|DIN EN ISO 179-1 (2025-06): Kunststoffe – Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften – Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung (Entwurf)
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Loeffler-Kamann am 10. Juli 2024 um 06:55 Uhr

2024-07-10T06:55:16Z

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	\|DIN EN ISO 179-1 (~~2022~~-05): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung ~~(Entwurf)~~		\|DIN EN ISO 179-1 (2023-10): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
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Oluschinski am 4. August 2023 um 10:02 Uhr

2023-08-04T10:02:53Z

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	\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Schlagartige Beanspruchung. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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Oluschinski am 28. November 2022 um 13:08 Uhr

2022-11-28T13:08:57Z

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 Bei [[Kunststoffe]]n erfordern die molekularen [[Relaxation Kunststoffe|Relaxations-]] und [[Kriechen Kunststoffe|Retardationsmechanismen]] eine hinreichende Reaktionszeit, welche bei hohen Schlaggeschwindigkeiten und/oder sehr niedrigen Temperaturen nicht mehr garantiert werden kann. Infolge dessen wird das Schädigungs-, Festigkeits-, Deformations- und Bruchverhalten dieser Hochleistungskunststoffe signifikant durch die [[Geschwindigkeit]] d&epsilon;/dt bzw. Frequenz f oder die Einwirkungszeit t<sub>B</sub> der [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe|Schlagbeanspruchung]] beeinflusst, wie es unterschiedliche Impactbelastungen in '''Tabelle 1''' verdeutlichen.
-'''Tabelle 1''': Zuordnung von typischen Beanspruchungsarten zur Versuchszeit bzw. [[Deformationsgeschwindigkeit]]<br>
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-[[Datei:Schlagbeanspruchung_Fallbolzensystem-1.JPG|600px]]
+|+ '''Tabelle 1''': Zuordnung von typischen Beanspruchungsarten zur Versuchszeit bzw. Deformationsgeschwindigkeit
 Die '''Tabelle 1''' zeigt, dass mit [[Kerbschlagzugversuch|konventionellen]] oder auch [[Instrumentierter Kerbschlagzugversuch|instrumentierten Schlag- oder Kerbschlagzug-]] oder [[Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch|-biegeversuchen]] das Verhalten der Werkstoffe bei derartig hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten nicht untersucht bzw. simuliert werden kann, da die maximal erreichbare [[Prüfgeschwindigkeit]] von 3,9 m/s selbst bei lokal überhöhter [[Deformationsgeschwindigkeit]] nicht ausreicht. Zudem liegt in diesen Versuchen, die industriell zur [[Zähigkeit]]scharakterisierung von Kunststoffen genutzt werden, als auch bei [[Hochgeschwindigkeitszugversuch]]en ein dominant [[einachsiger Spannungszustand|einachsiger]] Belastungs- und Spannungszustand vor, der die reale Situation von [[Kunststoffbauteil|Bauteilen]] im Einsatz nicht widerspiegeln kann.
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-|DIN EN ISO 179-1 (2010-11): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
+|DIN EN ISO 179-1 (2022-05): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung (Entwurf)
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Posch am 12. Januar 2021 um 13:10 Uhr

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	\|DIN EN ISO 179-2 (~~2018~~-08): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 2: Instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung ~~(Normentwurf)~~		\|DIN EN ISO 179-2 (2020-09): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 2: Instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
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	[[Kategorie:Schadensanalyse_Bauteilversagen]]		[[Kategorie:Schadensanalyse_Bauteilversagen]]
	[[Kategorie:Schlagversuche]]		[[Kategorie:Schlagversuche]]

Oluschinski am 13. August 2019 um 07:56 Uhr

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	\|Grellmann, W.: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]]: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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			[[Kategorie:Schadensanalyse_Bauteilversagen]]
			[[Kategorie:Schlagversuche]]

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{{PSM_Infobox}}
Schlagbeanspruchung, Kunststoffe, Fallbolzensystem
__FORCETOC__
==Höhere Deformationsgeschwindigkeiten==
Moderne Hochleistungskunststoffe für Leichtbauanwendungen des Maschinenbaus, der Fahrzeug- oder Flugzeugindustrie sowie von Behältern oder Rohrleitungen der Chemieindustrie erfordern speziell in Crashsituationen (siehe auch: [[Hochgeschwindigkeitszugversuch]]) genaue Kenntnisse des Verhaltens dieser Werkstoffe bei Schlagbeanspruchungen mit hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten. Derartige stoßartige Belastungen überlagern sich mit den vorhandenen statisch/dynamischen [[Beanspruchung]]en und können damit kritische Zustände hervorrufen, die zum [[Bauteilversagen|katastrophalen Versagen]] von [[Kunststoffbauteil|Bauteilen]] führen können. Ursache sind die lokal stark erhöhten [[Deformationsgeschwindigkeit]]en speziell in Anwesenheit von Spannungsspitzen an scharfen [[Kerb]]en oder Kanten, mehrachsigen [[mehrachsiger Spannungszustand|Spannungszuständen]] und/oder erniedrigten Einsatztemperaturen [1]. 
Bei [[Kunststoffe]]n erfordern die molekularen [[Relaxation Kunststoffe|Relaxations-]] und [[Kriechen Kunststoffe|Retardationsmechanismen]] eine hinreichende Reaktionszeit, welche bei hohen Schlaggeschwindigkeiten und/oder sehr niedrigen Temperaturen nicht mehr garantiert werden kann. Infolge dessen wird das Schädigungs-, Festigkeits-, Deformations- und Bruchverhalten dieser Hochleistungskunststoffe signifikant durch die [[Geschwindigkeit]] dε/dt bzw. Frequenz f oder die Einwirkungszeit tB der [[Schlagbeanspruchung Kunststoffe|Schlagbeanspruchung]] beeinflusst, wie es unterschiedliche Impactbelastungen in '''Tabelle 1''' verdeutlichen.

'''Tabelle 1''': Zuordnung von typischen Beanspruchungsarten zur Versuchszeit bzw. [[Deformationsgeschwindigkeit]] 
[[Datei:Schlagbeanspruchung_Fallbolzensystem-1.JPG|600px]]

Die '''Tabelle 1''' zeigt, dass mit [[Kerbschlagzugversuch|konventionellen]] oder auch [[Instrumentierter Kerbschlagzugversuch|instrumentierten Schlag- oder Kerbschlagzug-]] oder [[Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch|-biegeversuchen]] das Verhalten der Werkstoffe bei derartig hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten nicht untersucht bzw. simuliert werden kann, da die maximal erreichbare [[Prüfgeschwindigkeit]] von 3,9 m/s selbst bei lokal überhöhter [[Deformationsgeschwindigkeit]] nicht ausreicht. Zudem liegt in diesen Versuchen, die industriell zur [[Zähigkeit]]scharakterisierung von Kunststoffen genutzt werden, als auch bei [[Hochgeschwindigkeitszugversuch]]en ein dominant [[einachsiger Spannungszustand|einachsiger]] Belastungs- und Spannungszustand vor, der die reale Situation von [[Kunststoffbauteil|Bauteilen]] im Einsatz nicht widerspiegeln kann.

==Hochgeschwindigkeitsprüfgeräte==

Zur Untersuchung des Impactverhaltens von Bauteilen unter hohen [[Prüfgeschwindigkeit]]en und multiaxialer Beanspruchung werden deshalb zumeist Fallbolzenprüfsysteme eingesetzt, die optional mit Temperierkammern ausgerüstet sind. Bei Ausstattung mit einem zusätzlichen Beschleunigungssystem werden Prüfgeschwindigkeiten statt 4,4 m/s von bis zu 20 m/s erreicht ('''Bild 1''').

[[Datei:Schlagbeanspruchung_Fallbolzensystem-2.JPG|500px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px"|Schematischer Aufbau des Fallbolzenprüfsystems FRACTOVIS der Fa. Instron/Ceast
|}

In diesen Hochgeschwindigkeitsprüfanlagen wird ein Fallbolzen mit unterschiedlichen Durchmessern (10, 12,5 oder 20 mm) auf die vorgesehene Höhe angehoben und anschließend wird der freie Fall ausgelöst. Die erforderliche Schlagenergie wird von der Fallhöhe und den angebrachten Zusatzmassen bestimmt. Bei Nutzung des Beschleunigungssystems der Prüfanlage wird das Gestänge über Federn vorgespannt, deren Energie eine zusätzliche Beschleunigung ausübt. Kurz vor dem Impact des Prüfkörpers wird durch eine optische Messstrecke die Auftreffgeschwindigkeit des Fallbolzens ermittelt. Das Kraft-Zeit-Diagramm wird mit Hilfe von [[Dehnmessstreifen]] oder einer [[piezoelektrischer Kraftaufnehmer|piezoelektrischen Kraftmesszelle]] aufgezeichnet, die in der Regel nahe an der Fallbolzenspitze installiert ist. Falls das Messsystem optional mit einer Dreipunktbiegeanordnung ('''Bild 2''') ausgestattet ist (siehe: [[Biegebeanspruchung]]), können [[Kerbschlagbiegeversuch|konventionelle]] oder [[instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch|instrumentierte Schlag- oder Kerbschlagbiegeversuche]] nach [[Charpy, Georges|CHARPY]] bis zu Prüfgeschwindigkeiten von 20 m/s realisiert werden.

[[Datei:Schlagbeanspruchung_Fallbolzensystem-3.JPG|300px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px"|Optionale CHARPY-Prüfeinrichtung für Fallbolzenprüfsysteme
|}

Aus der registrierten Kraft-Zeit-Kurve wird unter Kenntnis der Auftreffgeschwindigkeit v0 das Kraft-Durchbiegungs-Diagramm ermittelt und nachfolgend in Übereinstimmung mit DIN EN ISO 179-1 [2] die [[Werkstoffkennwert|Kennwerte]] berechnet. Probleme können bei der Auswertung von [[Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch|instrumentierten Kerbschlagbiegeversuchen]] (IKBV) auftreten, da sich mit zunehmenden [[Prüfgeschwindigkeit]]en infolge des [[Aufschlagimpuls]]es die experimentellen Bedingungen ändern und starke Schwingungen sich dem Nutzsignal überlagern können. Eine sinnvolle bruchmechanische Zähigkeitsbewertung oder Auswertung nach DIN EN ISO 179-2 [3] ist dann unter Umständen nicht mehr möglich (siehe: [[bruchmechanische Prüfung]]).

'''Literaturhinweise'''

{|
|-valign="top"
|[1]
|Grellmann, W.: Schlagartige Beanspruchung. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 158−168, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
|-valign="top"
|[2]
|DIN EN ISO 179-1 (2010-11): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 1: Nicht instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
|-valign="top"
|[3]
|DIN EN ISO 179-2 (2012-06): Kunststoffe − Bestimmung der Charpy-Schlageigenschaften. Teil 2: Instrumentierte Schlagzähigkeitsprüfung
|}