CTS-Prüfkörper

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CTS-Prüfkörper

Allgemeines

Die angelsächsische Abkürzung CTS steht für "Compact-Tension Shear" und wird auf Grund ihres Erfinders im Deutschen Sprachraum als "Richard-Probe" bezeichnet (DE 3041704 Richard/Hahn).

Mit dem Prüfkörper können bruchmechanische Kennwerte bei Mode I-, Mode II- und Mixed Mode-Belastung ermittelt werden. Auf Grund der fortschreitenden technischen Anwendung der Hochleistungsverbunde haben die experimentellen Methoden zur Bestimmung interlamellarer Bruchflächenphänomene (siehe auch: Interlaminare Scherfestigkeit) einen spürbaren Aufschwung erhalten.

Anforderungen an die Prüfkörpergeometrie

Prüfkörperform

Bild 1:

Schematische Darstellung des CTS-Prüfkörpers

Typische Abmessungen:
a/W $\geq$ 0,5
H/2 = 0,85 W
C = 0,6 W
f = 0,2 W
B = 0,5 W
D = 0,15 W

Bezeichnung:

• 2-Loch-Prüfkörper
• 4-Loch-Prüfkörper
• 6-Loch-Prüfkörper
• 16-Loch-Prüfkörper

Bruchmechanische Kennwertermittlung mit CTS-Prüfkörpern

Die erforderliche Prüftechnik wird in der Patentschrift DE 3041704 (Richard/Hahn) ausführlich dargelegt und ermöglicht die Einleitung von überlagerten Normal- und Scherbeanspruchungen in Prüfkörpern. Die Prüfanordnung dient zur experimentellen Untersuchung mehrachsiger Spannungszustände.
Je nach Einbau-Winkelstellung der Vorrichtung in der Prüfmaschine kann der Beanspruchungszustand im Prüfquerschnitt des Prüfkörpers von reinem Zug über Zug/Schubüberlagerung bis zu reinem Schub variiert werden (siehe Bild 2a).

Bild 2:

Anordnung von Belastungsvorrichtung, Prüfkörper und Kraftangriff (a) und 3-Loch-Prüfkörper mit Prüfvorrichtung (b)

Die Prüftechnik wird eingesetzt in der Werkstoffprüfung, für Bruchmechanikversuche, Rissfortschrittsuntersuchungen und in der experimentellen Spannungsanalyse sowie zur Prüfung von Schweiß- und Klebverbindungen und Verbundwerkstoffen. Die einfach aufgebaute Prüfvorrichtung wird zusammen mit Bruchmechanikeinspannungen oder einfach gabelförmigen Verbindungselementen in Werkstoffprüfmaschinen (siehe: Materialprüfmaschine) eingebaut (siehe Bild 2b).

Merkmale:

• Einleitung von überlagerter Normal- und Scherbeanspruchung mittels einer einzigen, einfach aufgebauten Vorrichtung
• leichter Einbau der Vorrichtung in die Materialprüfmaschine mittels Norm-Bruchmechanikeinspannungen gemäß ASTM, ISO usw., z. B. Instron Schenck-Bruchmechanik-Einspannungen PE-CS
• Statische und dynamische Versuche im Schwellbereich möglich
• geeignet für Bruchmechanikuntersuchungen unter Mode I-, Mode II- und Mixed-Mode-Bedingungen (siehe: Rissöffnungsmoden)
• Erzeugung genau reproduzierbarer mehrachsiger Beanspruchungszustände
• gute Zugänglichkeit des Prüfbereichs des Prüfkörpers; diese ermöglicht das problemlose Anbringen von Messwertaufnehmern oder die Beobachtung bei z. B. spannungsoptischen Versuchen

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

Literaturhinweise

• Benitz, K., Richard, H. A.: Z. Werkstofftechnik 12 (1981) S. 297
• Foschum S., Schlimmer M.: Probenentwicklung zur Bestimmung des mechanischen Verhaltens von Kunststoffklebverbindungen. In: Grellmann, W. (Hrsg.): Herausforderungen neuer Werkstoffe an die Forschung und Werkstoffprüfung. Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung. Tagungsband 2005, S. 383–388, (ISSN 1861-8154; siehe AMK-Büchersammlung unter A 8)