Was ist Dehnung?

Dehnung beschreibt die gemessene Verformung eines Werkstoffs. Der Werkstoff eines bestimmten Bauteils oder Objekts kann durch die folgenden Faktoren eine Verlängerung (Streckung) oder Verkürzung (Stauchung), also eine Dehnung erfahren:

  • Einfluss einer von außen aufgebrachten Kraft (mechanische Dehnung)
  • Einfluss von Wärme oder Kälte (Wärmeausdehnung)
  • Im Inneren auftretende Kräfte durch ungleichförmiges Abkühlen von Gussteilen, Schweißen oder Schmieden (Dehnung durch Eigenspannung)

Warum wird Dehnung gemessen? 

In den meisten Fällen wird Dehnung gemessen, um den Grad der Beanspruchung eines Werkstoffs zu bestimmen – Experimentelle Spannungsanalyse. Absolutwert und Richtung der mechanischen Belastung werden aus der gemessenen Dehnung und bekannten Werkstoffeigenschaften bestimmt (Elastizitätsmodul und Querzahl). Diese Berechnungen basieren auf dem Hookeschen Gesetz. Das Hookesche Gesetz, in seiner einfachsten Form, bestimmt die direkte Proportionalität von Dehnung ε [m/m] und Beanspruchung σ [N/mm2] eines bestimmten Werkstoffs anhand seines Elastizitätsmoduls E [N/mm2].

σ = ε⋅E

 

Wie wird Dehnung gemessen?

Um zu verstehen, wie Dehnung gemessen werden kann, muss man zuerst verstehen, wie Dehnung einen Werkstoff beeinflusst. Ein Testobjekt hat ohne Dehnungseinfluss eine Grundlänge von lo. Wirkt eine Dehnung ε auf das Testobjekt, ändert sich dessen Länge um einen bestimmten Betrag Δl gemäß der folgenden Gleichung:

Die Dehnung ist dann ein dimensionsloser Wert, der die relative Längenänderung eines Materials gegenüber seiner Ausgangslänge angibt. Da die Längenänderungen gewöhnlich sehr klein sind, werden sie in Bruchteilen der Einheiten des SI-Systems angegeben. Für die Dehnung ist dies üblicherweise Mikrometer pro Meter (μm/m = 10-6 m/m = ppm).

Es gibt verschiedene Messvorrichtungen und Sensoren, die für Dehnungsmessungen eingesetzt werden können. In den meisten Fällen werden Dehnungsmessstreifen (DMS) verwendet. HBM bietet sowohl elektrische Dehnungsmessstreifen als auch optische Dehnungsaufnehmer sowie weitere Produkte für die Dehnungsmessung.

Welche Technologie für die Dehnungsmessung: elektrisch oder optisch?

Klicken Sie auf eine der Überschriften weiter unten, um alles zu erfahren, was Sie über Messungen mit elektrischen oder optischen Dehnungsmessstreifen wissen müssen, beispielsweise Grundlagen, Installationsverfahren, Vermeiden von Fehlern und die Auswahl des richtigen DMS

Messen mit elektrischen Dehnungsmessstreifen

Messen mit optischen Dehnungssensoren

Die am häufigsten zur Dehnungsmessung eingesetzten Geräte sind elektrische Dehnungsmessstreifen. Sie werden auch als konventionelle Dehnungsmessstreifen oder Foliendehnungsmessstreifen bezeichnet. HBM bietet diese Sensoren nun seit über sechs Jahrzehnten an – in bewährter Qualität und mit hoher Kompetenz.

Optische Dehnungssensoren sind ebenfalls eine wichtige, von HBM angebotene Lösung. HBM FiberSensing bietet auf der Faser-Bragg-Gitter-Technologie basierende optische Sensoren, die die hohen Standards des Unternehmens erfüllen.

Dehnungsmessstreifen werden üblicherweise in der Experimentellen Spannungsanalyse (ESA), Betriebsfestigkeitsprüfung und im Aufnehmerbau eingesetzt.                                     

Das Einsatzgebiet von optischen Sensoren ist üblicherweise die Strukturüberwachung, die eine Signalübertragung über große Entfernungen und eine hohe Ermüdungsfestigkeit erfordert.

Das Produktprogramm von HBM für konventionelle Dehnungsmessstreifen umfasst eine große Auswahl für unterschiedlichste Anwendungen in der Dehnungsmessung. Mehr als 2000 Typen von Linear-DMS und Rosetten sind verfügbar.

In komplexen Sensornetzwerken kann eine einzelne Faser verschiedene Sensoren aufnehmen. Optische Dehnungssensoren von HBM sind in konfigurierbaren Versionen als installationsbereite Sensor-Messketten erhältlich und können aufgeklebt, punktgeschweißt oder direkt in Werkstoffe, Strukturen und Bauteile eingegossen werden.

Beide Optionen können separat oder in einem gemeinsamen Sensornetzwerk erworben werden.


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