SENB-Prüfkörper: Unterschied zwischen den Versionen

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SENB-Prüfkörper

Die angelsächsische Abkürzung SENB steht für "Single-Edge-Notched Bend" und der SENB-Prüfkörper wird im Deutschen als Dreipunktbiegeprüfkörper (3PB-Prüfkörper) bezeichnet.

Anforderungen an die Prüfkörpergeometrie

Bei der experimentellen Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sind die folgenden grundsätzlichen Bedingungen einzuhalten:

Die Prüfkörperabmessungen müssen unter den jeweiligen Prüfbedingungen wesentlich größer als die Ausdehnung der plastischen Zone an der Rissspitze sein.
Die Kraft, die Kerbaufweitung und die Kraft-Kraftangriffspunkt-Verschiebung müssen kontinuierlich erfassbar sein.
Für die Berechnung des Spannungsintensitätsfaktor K im Moment der instabilen Rissausbreitung muss die Belastung des Prüfkörpers und die kritische Risslänge exakt bestimmbar sein.
Für die entsprechende Prüfkörpergeometrie muss die Bestimmungsgleichung, d. h. der Zusammenhang zwischen Beanspruchung und Risslänge bekannt sein.

Zur Erfüllung dieser Forderungen wurden eine Reihe von Festlegungen getroffen, die ausgehend von dem ASTM-Standard E 399 [1] in die bisher vorliegenden Standards Eingang gefunden haben.

Prüfkörperform

W	–	Prüfkörperbreite
B	–	Prüfkörperdicke
L	–	Prüfkörperlänge
s	–	Stützweite
N	–	Kerbbreite
a	–	Kerbtiefe
F	–	Kraft (Last)

Bild:

Schematische Darstellung des SENB-Prüfkörpers

Abmessungen (nach [1, 2]):
W = 2 B, Sonderform: W = B bis 4 B
s = 4 W $\rightarrow$ s/W = 4, s = 40 mm
L = 4,5 W
a = (0,45–0,55) W
N $\geq$ 1,5 mm bei U- und V-Kerb für Metalle

Typische Abmessungen für Kunststoffe (nach [3, 4]):
W = 10 mm
B = 4 mm (in Variation B = 2...10 mm)
L = 80 mm
s = 40 mm (in Variation s = 40...70 mm)
a = 2 mm (in Variation a = 0,5...7,5 mm)
N $\geq$ 1,5 mm
l $\geq$ 1,3 mm (Rasierklinge, Kerblänge)
r $<\!\$ 0,25 mm (Kerbradius)
r $\approx$ 0,125 µm (Rasierklinge, Kerbradius)

(siehe hierzu: Kerb, Kerbeinbringung und Kerbgeometrie)

Bestimmungsgleichung

K_{I}={\frac {F\cdot s}{B\cdot W^{3/2}}}f(a/W)

f(a/W)\!\

für

s/W=4\!\

Tada [5]:

f_{1}(a/W)=2,9(a/W)^{1/2}-4,6(a/W)^{3/2}+21,8(a/W)^{5/2}-37,6(a/W)^{7/2}+38,7(a/W)^{9/2}\!\

Srawley und Gross [6]:

f_{2}(a/W)={\frac {3}{2}}(a/W)^{1/2}\cdot {\frac {[1,99-a/W\cdot (1-a/W)\cdot (2,15-3,93a/W+2,7(a/W)^{2})]}{(1+2a/W)\cdot (1-a/W)^{3/2}}}\!\

für s/W = 4
f₂(a/W) zeigt Übereinstimmung mit f₁ im Bereich 0 < a/W < 0,6, dann niedrigere Werte

Geometriekriterium für Metalle:

B,a,(W-a)\geq 2,5{\bigg (}{\frac {K_{I}}{R_{e}}}{\bigg )}^{2}

Geometriekriterium für Kunststoffe:

B,a,(W-a)\geq \beta {\bigg (}{\frac {K}{\sigma _{y}}}{\bigg )}^{2}

es gilt: R_e = $\sigma$ _y = Streckspannung (Streckgrenze)
Die Geometriekonstante $\beta$ ist werkstoffabhängig. (siehe auch Geometriekriterium, Bruchzähigkeit)

Eine umfangreiche Zusammenstellung von geeigneten Prüfkörpern für bruchmechanische Untersuchungen an Kunststoffen und Verbundwerkstoffen ist in Bruchmechanikprüfkörper enthalten.

Literaturhinweise

[1]	ASTM E 399 (2023): Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness of Metallic Materials
[2]	Blumenauer, H., Pusch, G.: Technische Bruchmechanik. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (1993) 3. Auflage, (ISBN 3-342-00659-5; siehe AMK-Büchersammlung unter E 29-3)
[3]	Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 251–254, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[4]	MPK-Prozedur MPK-IKBV (2016-08): Prüfung von Kunststoffen – Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch: Prozedur zur Ermittlung des Risswiderstandverhaltens aus dem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch
[5]	Tada, H., Paris, P. C., Irwin, G. R.: The Stress Analysis of Cracks Handbook, 3rd Ed., ASME Press, New York (2000) (ISBN-10: 0791801535)
[6]	Srawley, J. E., Gross, B.: Stress Intensity Factors for Bend and Compact Specimens. Engineering Fracture Mechanics (1972) 587–589

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-<big>'''SENB-Prüfkörper'''</big>
+{{PSM_Infobox}}
+<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">SENB-Prüfkörper</span>
-Der SENB-Prüfkörper wird im Deutschen als Dreipunktbiegeprüfkörper bezeichnet und die englische Abkürzung SENB steht für "'''s'''ingle-'''e'''dge-'''n'''otched-'''b'''ending"
+__FORCETOC__
+Die angelsächsische Abkürzung SENB steht für "'''S'''ingle-'''E'''dge-'''N'''otched '''B'''end" und der SENB-Prüfkörper wird im Deutschen als Dreipunktbiegeprüfkörper (3PB-Prüfkörper) bezeichnet.
 == Anforderungen an die Prüfkörpergeometrie ==
-Bei der experimentellen Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sind die folgenden grundsätzlichen Bedingungen einzuhalten:
+Bei der experimentellen Ermittlung [[Bruchmechanische Prüfung|bruchmechanischer Kennwerte]] sind die folgenden grundsätzlichen Bedingungen einzuhalten:
-# Die Prüfkörperabmessungen müssen unter den jeweiligen Prüfbedingungen wesentlich größer als die Ausdehnung der plastischen Zone an der Rissspitze sein.
+# Die Prüfkörperabmessungen müssen unter den jeweiligen Prüfbedingungen wesentlich größer als die Ausdehnung der [[Plastische Zone|plastischen Zone]] an der [[Riss]]spitze sein.
-# Die Kraft, die Kerbaufweitung und die Kraft-Kraftangriffspunkt-Verschiebung müssen kontinuierlich erfassbar sein.
+# Die Kraft, die [[Rissöffnung|Kerbaufweitung]] und die Kraft-Kraftangriffspunkt-Verschiebung müssen kontinuierlich erfassbar sein.
-# Für die Berechnung des Spannungsintensitätsfaktor K im Moment der instabilen Rissausbreitung muss die Belastung des Prüfkörpers und die kritische Risslänge exakt bestimmbar sein.
+# Für die Berechnung des [[Bruchmechanik#Linear-elastische_Bruchmechanik|Spannungsintensitätsfaktor K]] im Moment der instabilen [[Rissausbreitung]] muss die Belastung des [[Prüfkörper]]s und die kritische Risslänge exakt bestimmbar sein.
-# Für die entsprechende Prüfkörpergeometrie muss die Bestimmungsgleichung, d.h. der Zusammenhang zwischen Beanspruchung und Risslänge bekannt sein.
+# Für die entsprechende Prüfkörpergeometrie muss die Bestimmungsgleichung, d. h. der Zusammenhang zwischen [[Beanspruchung]] und [[Riss]]länge bekannt sein.
 Zur Erfüllung dieser Forderungen wurden eine Reihe von Festlegungen getroffen, die ausgehend von dem ASTM-Standard E 399 [1] in die bisher vorliegenden Standards Eingang gefunden haben.
 == Prüfkörperform ==
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-Bild: Schematische Darstellung des SENB-Prüfkörpers
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 '''Abmessungen (nach [1, 2]):'''
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+(siehe hierzu: [[Kerb]], [[Kerbeinbringung]] und [[Kerbgeometrie]])
 == Bestimmungsgleichung ==
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-== Literatur ==
+'''Tada [5]:'''
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-[1] ASTM E 399 (2009): Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness K<sub>Ic</sub> of Metallic Materials
+'''Srawley und Gross [6]:'''
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+für s/W = 4
 <br>
-[2] Blumenauer, H., Pusch, G.: Technische Bruchmechanik. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (2003) 3. Auflage
+f<sub>2</sub>(a/W) zeigt Übereinstimmung mit f<sub>1</sub> im Bereich 0 < a/W < 0,6, dann niedrigere Werte
+'''Geometriekriterium für Metalle:'''
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+'''Geometriekriterium für Kunststoffe:'''
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+es gilt: R<sub>e</sub> = <math>\sigma</math><sub>y</sub> = [[Streckspannung]] (Streckgrenze)
 <br>
-[3] Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München Wien (1995) 1. Auflage S. 247–248
+Die Geometriekonstante <math>\beta</math> ist werkstoffabhängig. (siehe auch [[Geometriekriterium]], [[Bruchmechanik|Bruchzähigkeit]])
-<br>
-[4] MPK-IKBV (2009): Prüfung von Kunststoffen – Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch, Prozedur zur Ermittlung des Risswiderstandsverhalten aus dem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch, //[http://www.www2.iw.uni-halle.de/ww/mpk/p_d.pdf Download]
+Eine umfangreiche Zusammenstellung von geeigneten Prüfkörpern für [[Bruchmechanische Prüfung|bruchmechanische Untersuchungen]] an [[Kunststoffe]]n  und [[Prüfung von Verbundwerkstoffen|Verbundwerkstoffen]] ist in [[Prüfkörper_für_bruchmechanische_Prüfungen|Bruchmechanikprüfkörper]] enthalten.
-<br>
-[5] Tada, H., Paris, P.C., Irwin, G.R.: The Stress Analysis of Cracks Handbook, 3th Ed., ASME Press, New York (2000)
-<br>
+'''Literaturhinweise'''
-[6] Srawley, J.E., Gross, B.:
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+|-valign="top"
+|[1]
+|ASTM E 399 (2023): Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness of Metallic Materials
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+|[2]
+|[[Blumenauer, Horst|Blumenauer, H.]], Pusch, G.: Technische Bruchmechanik. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (1993) 3. Auflage, (ISBN 3-342-00659-5; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter E 29-3)
+|-valign="top"
+|[3]
+|[[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 251–254, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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+|[4]
+|[[MPK-Prozedur MPK-IKBV]] (2016-08): Prüfung von Kunststoffen – Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch: Prozedur zur Ermittlung des Risswiderstandverhaltens aus dem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch
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+|[5]
+|Tada, H., Paris, P. C., Irwin, G. R.: The Stress Analysis of Cracks Handbook, 3rd Ed., ASME Press, New York (2000) (ISBN-10: 0791801535)
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+|[6]
+|Srawley, J. E., Gross, B.: Stress Intensity Factors for Bend and Compact Specimens. Engineering Fracture Mechanics (1972) 587–589
+|}
+[[Kategorie:Biegeversuch]]
+[[Kategorie:Bruchmechanik]]
+[[Kategorie:Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch]]
+[[Kategorie:Prüfkörper]]

SENB-Prüfkörper: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 4. August 2023, 11:06 Uhr

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Anforderungen an die Prüfkörpergeometrie

Prüfkörperform

Bestimmungsgleichung

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