How to measure stress

Kostengünstig, sicher, bewährt: So profitieren Sie von den Vorteilen der Experimentellen Spannungsanalyse

Ob an den Tragflächen eines Flugzeugs, in Mobiltelefonen oder bei einer künstlichen Hüftprothese - um Bauteile richtig auslegen zu können, ist die Kenntnis der mechanischen Spannungen unerlässlich.

Die Experimentelle Spannungsanalyse mit Dehnungsmessstreifen (DMS) bietet den kostengünstigen und zuverlässigen Nachweis für die ausreichende Sicherheit eines Bauteils gegen Versagen durch Überlastung.

  • Gewinnen Sie mehr Sicherheit, weil die Qualität der Bauteile steigt
  • Profitieren Sie von höherer Zuverlässigkeit, weil die Bauteile länger halten
  • Erhöhen Sie Ihre Wirtschaftlichkeit, weil Sie nur genau die Menge an Material einsetzen, die Sie auch benötigen

Wie werden Spannungen in Bauteilen ermittelt?

  • Installieren Sie Dehnungsmessstreifen auf der Oberfläche des Bauteils
  • Bestimmen Sie dann aus den gemessenen Dehnungen die mechanischen Spannungen im Bauteil - unter Beachtung der jeweiligen Materialeigenschaften wie E-Modul und Querzahl.

Mechanische Spannungen können drei Ursachen haben: Von außen wirkende Kräfte, Eigenspannungen und Wärmespannungen.

Lastspannungen: Außen angreifende Kräfte (Lasten) verursachen die Werkstoffbeanspruchung.

Eigenspannungen: Innere Kräfte im Material - ohne Einwirkung äußerer Kräfte - verursachen Eigenspannungen. Sie entstehen zum Beispiel durch ungleichmäßiges Abkühlen gegossener Bauteile, durch Schmieden oder Schweißen.

Wärmespannungen
Wärmespannungen entstehen in Systemen, deren Bauteile unterschiedliche Wärme-Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Außerdem können sie entstehen, wenn die freie Wärmedehnung von Bauteilen behindert wird sowie bei ungleichmäßiger Erwärmung.

Für Festigkeitsbetrachtungen sind mechanische Spannungen unabhängig von ihrer Ursache von Bedeutung. Eigenspannungen und Wärmespannungen belasten das Bauteil ebenso wie Lastspannungen.

Sie können (je nach Betrag und Vorzeichen) die Belastbarkeit des Bauteiles durch äußere angreifende Belastungen erheblich herabsetzen.

Was ist das Hookesche Gesetz?

Die Methoden zur Berechnung der Werkstoffspannungen aus gemessenen Dehnungen basieren auf dem Hookeschen Gesetz. Seine Gültigkeit erstreckt sich auf den elastischen Verformungsbereich linearelastischer Werkstoffe. In seiner einfachsten Form lautet das Hookesche Gesetz:

σ = ε · Ε

σ = Werkstoff-Spannung
ε = Dehnung
Ε = Elastizitätsmodul des Werkstoffs

Diese Fassung des Hookeschen Gesetzes ist nur für den einachsigen Spannungszustand gültig. Andere Spannungszustände verlangen erweiterte Fassungen.

Lastspannung

Eigenspannung