Extreme Wechsellastfestigkeit mit optischer Messtechnik
Möchte man die Wechsellastfestigkeit weiter erhöhen und damit die Wöhlerkurve nach oben schieben, kann kein metallischer Dehnungsmessstreifen mehr eingesetzt werden. Dann bietet sich als Alternative die optische Messtechnik basierend auf der Faser-Bragg-Technologie (FBG) an. Diese Technologie beruht auf der Einbringung eines Bragg-Gitters in eine optische Faser. Das Gitter reflektiert eine spezifische Wellenlänge im optischen Spektrum. Diese Wellenlänge hängt unter anderem von der Dehnung ab. Somit lassen sich optische Dehnungsmessstreifen herstellen.
Die Glasfaser hat isotrope mechanische Eigenschaften und kennt somit im eigentlichen Sinne keine Materialermüdung, wie sie bei metallischen Werkstoffen typisch ist. Somit kann die Glasfaser in Wechsellast bis zur Bruchgrenze von ca. 30.000 µm/m belastet werden. In Dauerschwingversuchen wurden bereits Tests bei ±5.000 µm/m bis 107 Lastwechsel ohne Ausfall erreicht2.
Optische Fasern lassen sich auch einbetten und kommen neben der beschriebenen Anwendung bei extremen zyklischen Hochdehnungen auch in Bereichen zum Einsatz, in denen elektrische DMS prinzipiell nicht verwendet werden können. Zum Beispiel bei sehr hohen elektromagnetischen Feldern (Transformatoren, Hochspannungsschalter etc.).
Moderne Materialien wie Faserverbundwerkstoffe stellen bei der Lebensdaueruntersuchung also hohe Forderungen an die Wechsellastfestigkeit der Messtechnik. Durch geeignete Maßnahmen konnte HBM beispielsweise mit der neuen M-Serie die Wechsellastfestigkeit des DMS erhöhen, sodass diese in den meisten Messungen verwendet werden kann. Die optische Messtechnik bietet darüber hinaus bei extremen Wechsellasten das geeignete Werkzeug.
1Konstantan-Messgitter auf Polyimid-Träger
2Gemessen mit dem optischen DMS „K-OL“ von HBM