JPH0627005A - Method and device for measuring deformation and crack length in test piece - Google Patents
Method and device for measuring deformation and crack length in test pieceInfo
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、試験機において試験片
又は試験体における変形および又は亀裂長さを測定する
方法とその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the deformation and / or crack length of a test piece or a test piece in a tester.
【０００２】[0002]
【従来の技術】引張り試験において光拡散性、不透明性
あるいは透明性の材料表面ないし対象物表面における位
置変化に伴うひずみの経過を光電式で非接触測定する方
法は、ヨーロッパ特許第Ｂ１−００２３６４３号公報で
公知である。この場合照明装置によって光線例えば高い
光線密度のレーザ光線が発生され、投影光学機器によっ
て対象物表面に走査点が発生される。複雑な走査方法お
よび評価方法によってひずみの経過が再現される。2. Description of the Related Art A method for non-contact photoelectrically measuring the course of strain associated with a positional change on a light diffusing, opaque or transparent material surface or an object surface in a tensile test is disclosed in European Patent No. B1-0023643. It is known in the publication. In this case, the illumination device produces a light beam, for example a laser beam of high light density, and the projection optics produces a scanning point on the surface of the object. The complex scanning and evaluation methods reproduce the strain history.
【０００３】レーザ光源および信号処理装置により構造
部品における長さ変化を非接触式に測定する方法および
その装置の場合、その断面積あるいは測定隙間が測定す
べき長さ変化によって制御できる絞りが利用されてい
る。絞りの断面積によって制御される光の強さが検出さ
れ、電気信号に変換され、長さ変化として評価される
（ヨーロッパ特許第Ａ１−０２５５５５２号公報参
照）。この方法の場合に正確な測定結果を得るために、
光源の光の強さは常に一定でなければならない。In the case of a method and a device for measuring a length change in a structural part by a laser light source and a signal processing device in a non-contact manner, a diaphragm whose cross-sectional area or measuring gap can be controlled by the length change to be measured is used. ing. The intensity of the light, which is controlled by the cross-sectional area of the diaphragm, is detected, converted into an electrical signal and evaluated as a change in length (see EP-A-1-0255552). In order to obtain accurate measurement results with this method,
The light intensity of the light source must always be constant.
【０００４】試験機において試験片又は試験体における
変形を測定する別の方法（ドイツ連邦共和国特許第３７
２０２４８号公報参照）の場合、光源の光線を評価電子
回路に接続されている位置検出器に導く試験片に配置さ
れた反射鏡が利用されている。これによって試験片のひ
ずみあるいは試験片における変形が検出できる。試験片
又は試験体における変形を非接触式に測定する別の方法
（まだ未公開のドイツ連邦共和国特許出願第４００２２
９３．５号参照）の場合、試験片に光線を発する要素が
配置されている。この光線は位置検出器に導かれ、試験
片に取り付けられた要素の位置変化が位置検出器におけ
る光点の変位を生じさせ、この光点の変位は評価電子回
路において評価される。Another method for measuring the deformation of a test piece or specimen in a test machine (German Patent 37)
In the case of Japanese Patent No. 20248), a reflecting mirror arranged on a test piece for guiding a light beam of a light source to a position detector connected to an evaluation electronic circuit is used. Thereby, the strain of the test piece or the deformation of the test piece can be detected. Another method for contactlessly measuring the deformation of a test piece or specimen (German Patent Application No.
No. 93.5), an element that emits a light beam is arranged on the test piece. This ray is guided to a position detector, where a change in the position of an element mounted on the test piece causes a displacement of the light spot in the position detector, which displacement is evaluated in the evaluation electronics.
【０００５】文献「実験的応力解析ハンドブック(Handb
uch fur experiementelle Spannungsanalyse」、Christ
of Rohrbach 博士著、ＶＤＩ−Verlag社(Dusseldorf)
１９８９年出版の第４３３〜４３４頁において、高速で
連続して発光する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が測
定目標物に取り付けられている測定装置が知られてい
る。そのＬＥＤから発せられる光線は、評価回路に接続
されている位置検出器に当てられる。しかしこの測定装
置は速い運動経過に対しては不適当であり、線形性の大
きな狂いのために大きなひずみに対してしか利用できな
い。Reference [Experimental Stress Analysis Handbook (Handb
uch fur experiementelle Spannungsanalyse ", Christ
Dr. of Rohrbach, VDI-Verlag (Dusseldorf)
In pages 433 to 434 published in 1989, a measuring device is known in which a plurality of light emitting diodes (LEDs) that emit light at high speed are attached to a measurement target. The light beam emitted by the LED is applied to a position detector connected to the evaluation circuit. However, this measuring device is unsuitable for fast movements and can only be used for large strains due to the large deviation of the linearity.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、汎用
的に採用できコスト的に有利であり正確な測定結果が得
られるような試験片又は試験体における変形および又は
亀裂長さを測定する方法およびその装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to measure the deformation and / or crack length in a test piece or specimen which can be used universally, is cost effective and provides accurate measurement results. A method and an apparatus therefor are provided.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、試験片に又はこの試験片に結合された要素に相対間
隔を隔てて配置された少なくとも２つの透光個所に少な
くとも１つの光帯が当たり、試験片又は試験体を荷重し
た際に透光個所を通過する光線の相対運動が評価される
ことを特徴とする測定方法、および少なくとも１つの光
源、試験片に又はこの試験片に結合された要素に相対間
隔を隔てて配置された少なくとも２つの透光個所、およ
び透光個所に付属された少なくとも１つの感光要素を有
していることを特徴とする測定装置によって達成され
る。According to the invention, the object is to provide at least one light at at least two light-transmitting points arranged at a relative distance on the test piece or on an element connected to the test piece. A measuring method, characterized in that a relative motion of a light ray passing through a light-transmitting portion is evaluated when a strip hits a test piece or a test body, and at least one light source, the test piece, or this test piece It is achieved by a measuring device characterized in that it has at least two light-transmitting points which are arranged at a relative distance from the coupled element and at least one light-sensitive element attached to the light-transmitting point.
【０００８】本発明に基づく試験機における試験片又は
試験体における変形および又は亀裂長さを測定する方法
およびその装置によれば、軸方向力、ねじり荷重、曲げ
荷重およびそれらの複合荷重により引き起こされる静的
および又は動的な変形を測定することができる。更に亀
裂の広がりも測定できる。本発明に基づく方法およびそ
の装置は従って汎用的に利用できる。更に本発明に基づ
く試験体の変形を測定するための装置は高動的試験に対
して適用される。According to the method and the device for measuring the deformation and / or crack length in a test piece or specimen in a testing machine according to the present invention, it is caused by axial forces, torsional loads, bending loads and their combined loads. Static and / or dynamic deformations can be measured. Furthermore, the spread of cracks can be measured. The method and the device according to the invention are therefore universally applicable. Furthermore, the device for measuring the deformation of a test body according to the invention applies to high dynamic tests.
【０００９】試験片に又はこれに結合された要素に透光
個所が配置されていることによって別の利点が得られ
る。これにより試験片に電子部品を配置する必要がなく
なり、従って非常に頑丈になる。Another advantage is obtained by the arrangement of the light-transmitting points on the test piece or on the element connected thereto. This eliminates the need to place electronic components on the test piece and is therefore very robust.
【００１０】本発明の有利な実施態様において、試験片
に結合された要素は板金として形成されている。この板
金は小さな質量を有しているので、高周波試験もでき
る。更に板金はコスト的に有利であり簡単に製造でき
る。In a preferred embodiment of the invention, the elements connected to the test strip are formed as sheet metal. Since this sheet metal has a small mass, it can be used for high frequency testing. Furthermore, sheet metal is cost-effective and easy to manufacture.
【００１１】本発明の別の実施態様において、板金は締
付けＵリンクによって試験片に取り付けられ、従って測
定基礎間隔はいつでも簡単に任意に調整できる。In another embodiment of the invention, the sheet metal is attached to the test piece by means of a clamping clevis, so that the measuring base distance can be easily adjusted at any time.
【００１２】測定基礎間隔が大きい場合、各透光個所に
光源および感光要素が付属できる。When the measurement base distance is large, a light source and a photosensitive element can be attached to each light-transmitting portion.
【００１３】特に有利な実施態様において、感光要素は
位置検出器として形成される。この位置検出器は公知の
ように光電式位置検出器として形成される。これによっ
て、位置検出器に当てられる光点の位置を後置接続され
た評価電子回路で高い精度で検出することができる。In a particularly preferred embodiment, the photosensitive element is formed as a position detector. The position detector is formed as a photoelectric position detector, as is known. As a result, the position of the light spot applied to the position detector can be detected with high accuracy by the evaluation electronic circuit that is connected downstream.
【００１４】本発明の別の実施態様において、試験片に
結合された要素はそれぞれ貫通孔が設けられている力伝
達要素および又は接触設置要素として形成される。三点
曲げ試験の場合、試験片は２個のローラ上に支持され、
もう１個のローラを介して荷重される。この試験の際に
もともと配置されている接触設置兼力伝達要素に貫通孔
が設けられているので、試験片を荷重した際に生ずる変
形は補助部品を必要とせずに簡単に測定できる。In another embodiment of the invention, the elements connected to the test piece are each formed as a force transmitting element and / or a contact setting element provided with through holes. In the case of the three-point bending test, the test piece is supported on two rollers,
It is loaded via another roller. Since the through hole is provided in the contact setting and force transmitting element originally arranged during this test, the deformation caused when the test piece is loaded can be easily measured without the need for auxiliary parts.
【００１５】空調状態のもとで試験を行うために、試験
片の周りにハウジング例えば加熱室が配置され、その場
合、光源、位置検出器および評価電子回路はハウジング
の外側に配置される。To carry out the test under air-conditioned conditions, a housing, for example a heating chamber, is arranged around the test piece, in which case the light source, the position detector and the evaluation electronics are arranged outside the housing.
【００１６】以下図に示した実施例を参照して本発明を
詳細に説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【００１７】[0017]
【実施例】図には平形試験片として形成されている試験
片１が示されている。この試験片１は中央範囲が横断面
長方形をしており、両端範囲が幅広い横断面形状をして
いる。試験片１は両端範囲が適当な締付け装置によって
公知の試験機に、試験片１の長手軸線２が試験機の荷重
軸線と一致するように締付け固定されている。試験片１
の中央範囲には両幅広面の片側に試験片１の長手方向に
間隔を隔てて２個の板金テープ３，４が設けられてい
る。これらの板金テープ３，４はそれぞれ試験片１の側
の側面に接触刃１６を有している。板金テープ３，４の
試験片１の側の側面にはこの接触刃１６から間隔を隔て
て半球状の滑り要素１７が配置されている。両板金テー
プ３，４は例えば試験片１に締付け固定されているか貼
着されているか、あるいは別の方式で取り付けられてお
り、その場合板金テープ３，４は接触刃１６を介して試
験片１に固く結合され、滑り要素１７を介して試験片１
にゆるく接触している。接触刃１６の両接触個所の間隔
によって規定される距離Ａは一般的なひずみ検出器の測
定原理に相応している。1 shows a test piece 1 which is embodied as a flat test piece. This test piece 1 has a rectangular cross section in the center range and a wide cross section shape in both end ranges. The test piece 1 is clamped and fixed to a known tester by a suitable tightening device in both end ranges so that the longitudinal axis 2 of the test piece 1 coincides with the load axis of the tester. Test piece 1
Two sheet metal tapes 3 and 4 are provided on one side of both wide surfaces in the central region of the test piece 1 at intervals in the longitudinal direction of the test piece 1. Each of these sheet metal tapes 3 and 4 has a contact blade 16 on the side surface on the test piece 1 side. A hemispherical sliding element 17 is arranged on the side surface of the sheet metal tapes 3, 4 on the side of the test piece 1 at a distance from the contact blade 16. Both sheet metal tapes 3 and 4 are, for example, clamped to the test piece 1, adhered, or attached by another method, in which case the sheet metal tapes 3 and 4 are attached to the test piece 1 via the contact blade 16. 1 which is rigidly connected to the test piece 1 via a sliding element 17
Is in loose contact with. The distance A defined by the distance between the contact points of the contact blade 16 corresponds to the measurement principle of a general strain detector.
【００１８】両板金テープ３，４は試験片１に、これら
が試験片１の一方の縁にぴったり接触し他方の縁より突
出しているように配置されている。板金テープ３，４の
試験片１の縁より突出している範囲にはそれぞれ１つの
貫通孔５，６が設けられている。貫通孔５，６の代わり
に別の貫通開口例えばスリットを板金テープ３，４に設
けることもできる。The sheet metal tapes 3 and 4 are arranged on the test piece 1 so that they are in close contact with one edge of the test piece 1 and project from the other edge. One through hole 5, 6 is provided in each of the areas of the sheet metal tapes 3, 4 projecting from the edge of the test piece 1. Instead of the through holes 5 and 6, other through openings such as slits may be provided in the sheet metal tapes 3 and 4.
【００１９】図２には試験片１における縦のひずみを測
定するための本発明に基づく装置が側面図で示され、こ
の場合、試験片１は断面図で示されている。点状の光源
８好適にはレーザ光源の光線７は、この光線７を光帯１
０の形に拡大する拡大レンズ９例えば円筒レンズに導
く。光帯１０は光線経路において試験片１およびそれに
固定された板金テープ３，４に投光する。板金テープ
３，４はそれぞれ貫通孔５，６を有しているので、これ
らの貫通孔５，６の直径に相応した光束１３，１４だけ
が板金テープ３，４の光帯１０と反対側の面から出て、
位置検出器１１，１２に当たる。板金テープ３，４の貫
通孔５，６は干渉が生じないような大きさに決められて
いる。FIG. 2 shows a device according to the invention for measuring the longitudinal strain in a test piece 1 in a side view, in which case the test piece 1 is shown in a sectional view. The point light source 8 is preferably a laser light source light beam 7
A magnifying lens 9 that expands to a shape of 0 is led to, for example, a cylindrical lens. The light band 10 projects on the test piece 1 and the sheet metal tapes 3 and 4 fixed thereto in the light path. Since the sheet metal tapes 3 and 4 have through holes 5 and 6, respectively, only the luminous fluxes 13 and 14 corresponding to the diameters of these through holes 5 and 6 are on the side opposite to the optical band 10 of the sheet metal tapes 3 and 4. Out of the plane,
It corresponds to the position detectors 11 and 12. The through holes 5 and 6 of the sheet metal tapes 3 and 4 are sized to prevent interference.
【００２０】試験片１を力伝達ユニット（図示せず）を
介して矢印１５の方向に荷重した場合、試験片１の長さ
変化が生ずる。試験片１に固定された板金テープ３，４
が相応して長さ変化を生じ、その相対間隔が変化し、従
って貫通孔５，６の相対間隔も同様に変化するので、こ
の長さ変化は位置検出器１１，１２における光点の変位
として正確に表示される。位置検出器１１，１２は公知
のように光電式位置検出器として形成されており、位置
検出器に当てられる光点の位置を後置接続された評価電
子回路（図示せず）で高い精度で検出することができ
る。測定基礎間隔Ａおよび試験片１への力の導入が予め
分かっているので、光点の変位に基づいて簡単に試験片
１のひずみが求められる。正確で再生可能な測定結果を
得るために、板金テープ３，４はできるだけ小さな自重
でなければならず、試験中においてその試験片１におけ
る位置が変化してはならない。When the test piece 1 is loaded in the direction of arrow 15 via a force transmission unit (not shown), the length of the test piece 1 changes. Sheet metal tapes 3 and 4 fixed to the test piece 1
Causes a corresponding change in the length, the relative distance between them changes, and the relative distance between the through holes 5 and 6 changes accordingly, so that this change in length is a displacement of the light spot in the position detectors 11 and 12. It is displayed correctly. The position detectors 11 and 12 are formed as photoelectric position detectors as is well known, and the position of the light spot applied to the position detectors is highly accurately determined by an evaluation electronic circuit (not shown) connected afterwards. Can be detected. Since the measurement base interval A and the introduction of the force to the test piece 1 are known in advance, the strain of the test piece 1 can be easily obtained based on the displacement of the light spot. In order to obtain accurate and reproducible measurement results, the sheet metal tapes 3, 4 should have their own weight as low as possible and their position on the test piece 1 should not change during the test.
【００２１】測定基礎間隔Ａが大きい場合、各板金テー
プ３，４に対してレーザおよび光線経路に後置接続され
た拡大レンズを設けることもできる。拡大レンズで発生
される光帯１０は、試験片１の無負荷状態並びに力が荷
重された状態即ち試験片１が縦に伸びた状態においても
光線１３，１４が板金テープ３，４の貫通孔５，６を通
り、従っていつでも光点の変位が位置検出器１１，１２
に表示され、評価されるように寸法づけられている。If the measurement base distance A is large, it is also possible to provide for each sheet metal tape 3, 4 a laser and a magnifying lens which is subsequently connected in the beam path. The light band 10 generated by the magnifying lens is such that the light rays 13 and 14 penetrate through the sheet metal tapes 3 and 4 even when the test piece 1 is unloaded and when the test piece 1 is vertically extended. 5 and 6 and therefore the displacement of the light spot is always detected by the position detectors 11, 12
Dimensioned to be displayed and evaluated.
【００２２】試験片１は例えば丸棒試験片としても形成
できる。また別の標準化されていない任意の形状の試験
片も採用できる。The test piece 1 can also be formed as a round bar test piece, for example. Other non-standard test pieces of arbitrary shape can also be used.
【００２３】板金テープ３，４は任意の別の形状にする
こともでき、他の材料で作ることもできる。板金テープ
は薄膜として形成できる。The sheet metal tapes 3, 4 can have any other shape and can be made of other materials. The sheet metal tape can be formed as a thin film.
【００２４】図３および図４には、セラミックス高出力
材料から成る試験片２０の曲げ強度を測定する装置が示
されている。このいわゆる四点曲げ試験の場合、断面長
方形の試験片２０はその両端範囲がそれぞれ支持ローラ
２１の上に置かれている。支持ローラ２１は固定基板２
２上に自由に移動可能に置かれている。試験片２０は別
の２個のローラいわゆる荷重ローラ２３を介して荷重さ
れる。荷重ローラ２３は試験片２０の支持ローラ２１と
反対側の面に接触している。支持ローラおよび荷重ロー
ラの配置はＤＩＮ規格５１１１０、パート１、第２頁、
第１図に示されている。FIGS. 3 and 4 show an apparatus for measuring the bending strength of a test piece 20 made of a ceramic high-power material. In the case of this so-called four-point bending test, the test piece 20 having a rectangular cross section is placed on the supporting roller 21 at both end ranges. The support roller 21 is the fixed substrate 2
It is placed on 2 so that it can move freely. The test piece 20 is loaded via another two rollers, a so-called load roller 23. The load roller 23 is in contact with the surface of the test piece 20 opposite to the support roller 21. The arrangement of the support roller and the load roller is based on DIN standard 51110, Part 1, page 2,
It is shown in FIG.
【００２５】支持ローラ２１および荷重ローラ２３はそ
れぞれこれらのローラ２１，２３の長手方向に延びる中
央貫通孔２４を有している。点状光源２５好適にはレー
ザ光源から出る光線２６は、この光線２６を光帯２８の
形に拡大する拡大レンズ２７に導かれる。光帯２８は一
方の荷重ローラ２３の端面に投光し、このローラに設け
られた貫通孔２４だけを通過するので、荷重ローラ２３
の反対側端面から光線２９が出て、この光線２９は位置
検出器３０に当たる。他方の荷重ローラ２３および両支
持ローラ２１にもそれぞれ同様に、レーザ光源２５、拡
大レンズ２７および位置検出器３０が上述したように付
属されている。The support roller 21 and the load roller 23 each have a central through hole 24 extending in the longitudinal direction of these rollers 21 and 23. A light beam 26 from a point light source 25, preferably a laser light source, is directed to a magnifying lens 27 which magnifies this light beam 26 in the form of an optical band 28. The light band 28 projects on the end surface of one of the load rollers 23 and passes only through the through hole 24 provided in this roller, so that the load roller 23
A light ray 29 is emitted from the opposite end surface of the light ray and hits the position detector 30. Similarly, the other load roller 23 and both supporting rollers 21 are similarly provided with the laser light source 25, the magnifying lens 27 and the position detector 30 as described above.
【００２６】試験片２０が（矢印３１の方向に力が加え
られて）荷重された際、支持ローラ２１および荷重ロー
ラ２３は試験片２０のたわみに相応して変位する。この
変位は光点の変位として支持ローラ２１および荷重ロー
ラ２３に付属された位置検出器３０に表示され、位置検
出器３０に後置接続された評価電子回路で評価される。
力の導入が予め分かり支持ローラと荷重ローラとの相対
位置が予め規定されていることにより光点の変位に基づ
いて、試験片のたわみは計算でき表示できる。図３およ
び図４に示した本発明に基づく四点曲げ試験における配
置構造は、三点曲げ試験にも採用できる。三点曲げ試験
の四点曲げ試験との相違点は、唯一の荷重ローラが設け
られ、この荷重ローラが試験片の支持ローラと反対側の
面に両支持ローラの中央で接触している点だけである。When the test piece 20 is loaded (by applying a force in the direction of arrow 31), the support roller 21 and the load roller 23 are displaced in accordance with the deflection of the test piece 20. This displacement is displayed as a displacement of the light spot on the position detector 30 attached to the supporting roller 21 and the load roller 23, and is evaluated by an evaluation electronic circuit connected to the position detector 30 afterwards.
Since the introduction of force is known in advance and the relative position between the supporting roller and the load roller is defined in advance, the deflection of the test piece can be calculated and displayed based on the displacement of the light spot. The arrangement structure in the four-point bending test based on the present invention shown in FIGS. 3 and 4 can also be adopted in the three-point bending test. The only difference between the three-point bending test and the four-point bending test is that there is only one load roller, and this load roller is in contact with the surface of the test piece opposite to the support roller at the center of both support rollers. Is.
【００２７】ねじり変形を測定するために図５における
装置が利用される。このために丸棒試験片として形成さ
れたそれ自体公知の試験片４０が両端を試験機の適当な
締付け装置（図示せず）に締付け固定される。試験片４
０は矢印４１によって示されているねじり荷重において
その長手軸線４２を中心にねじられる。その場合に生ず
るねじりひずみを求めるために、試験片４０に２個の板
金４３，４４が締付け固定されている。両板金４３，４
４はそれぞれ試験片４０に接触し、このために片側が試
験片の直径に相応した半円形あるいは角柱形に切り欠か
れている。両板金４３，４４は締付けＵリンク４５によ
って試験片４０に締付け固定されている。板金４３，４
４の試験片４０への固定方式は図６に示されている。The device in FIG. 5 is used to measure the torsional deformation. For this purpose, a test piece 40, known per se, which is embodied as a round bar test piece, is clamped at its two ends in a suitable clamping device (not shown) of the tester. Test piece 4
0 is twisted about its longitudinal axis 42 at the torsional load indicated by arrow 41. Two sheet metals 43 and 44 are fastened and fixed to the test piece 40 in order to obtain the torsional strain generated in that case. Double sheet metal 43,4
4 respectively contact the test piece 40, for which one side is cut out in a semicircular or prismatic shape corresponding to the diameter of the test piece. Both the metal plates 43 and 44 are fixed to the test piece 40 by a tightening U-link 45. Sheet metal 43,4
The method of fixing No. 4 to the test piece 40 is shown in FIG.
【００２８】板金４３，４４はその長さが異なって形成
され、これらはそれぞれ１つの貫通孔４６，４７を有し
ている。両板金４３，４４は試験片４０の長手方向にお
いて間隔を隔てて試験片４０に、板金４３，４４の長手
軸線がそれぞれ試験片４０の長手軸線４２に対して直角
に向けられ、両板金４３，４４の貫通孔４６，４７の中
心軸線がそれぞれ試験片４０の長手軸線４２に対して平
行に延びるように取り付けられている。更に両板金４
３，４４はほぼ互いに同列に配置され、その場合板金４
３は試験片４０の半径方向に試験片４０から他の板金４
４よりも大きく突出し、板金４３，４４の貫通孔４６，
４７の中心軸線は試験片４０からその半径方向において
異なった距離を有している。他の実施例において既に述
べたように、各板金４３，４４には光源４８、拡大レン
ズ４９および位置検出器５０が付属されている。The sheet metals 43 and 44 are formed to have different lengths, and they have one through hole 46 and 47, respectively. The two metal plates 43, 44 are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the test piece 40, and the longitudinal axes of the metal plates 43, 44 are oriented at right angles to the longitudinal axis 42 of the test piece 40. The central axes of the through holes 46 and 47 of 44 are attached so as to extend parallel to the longitudinal axis 42 of the test piece 40. Furthermore, both sheet metal 4
3 and 44 are arranged substantially in the same row, in which case sheet metal 4
3 is another sheet metal 4 from the test piece 40 in the radial direction of the test piece 40.
4, the through holes 46 of the sheet metals 43 and 44,
The central axis of 47 has different distances from the test piece 40 in its radial direction. As already described in the other embodiment, the light source 48, the magnifying lens 49 and the position detector 50 are attached to each of the metal plates 43 and 44.
【００２９】試験片４０にねじり荷重が加えられた場
合、試験片４０に固定された板金４３，４４は相対位置
を変化し、これは位置検出器５０における光点の変位を
生ずる。この光点の変位は上述したように評価される。When a torsion load is applied to the test piece 40, the metal plates 43 and 44 fixed to the test piece 40 change their relative positions, which causes displacement of the light spot in the position detector 50. The displacement of this light spot is evaluated as described above.
【００３０】図６には板金４３，４４を締付けＵリンク
４５によって弾力的に固定する方式が示されている。締
付けＵリンク４５は板金４３，４４の対応した孔５１に
固定され、試験片４０の板金４３，４４と反対側の面を
固く抱き込んでいる。FIG. 6 shows a method in which the metal plates 43 and 44 are elastically fixed by the tightening U-link 45. The tightening U-link 45 is fixed to the corresponding holes 51 of the metal plates 43 and 44, and tightly holds the surface of the test piece 40 opposite to the metal plates 43 and 44.
【００３１】横のひずみを測定するために図７における
装置が利用される。平形試験片として形成され長手軸線
６１を有する試験片６０にはその両側面６２，６３に、
ばねクランプ６６によって２個のＵリンク６４，６５が
設けられている。両Ｕリンク６４，６５は試験片６０の
長手軸線６１に対して対称に配置され、２個の接触刃６
７，６８を介して試験片６０に接触している。接触刃６
７，６８はそれぞれ各Ｕリンク６４，６５の両端範囲に
形成されている。両Ｕリンク６４，６５の上端範囲は直
方体に形成され、２つの貫通孔６９，７０を有し、その
一方の貫通孔７０はばねクランプ６６を固定するために
使用され、他方の貫通孔６９は光線の通過開口として使
用される。The device in FIG. 7 is used to measure lateral strain. The test piece 60, which is formed as a flat test piece and has a longitudinal axis 61, has two side surfaces 62, 63,
Two U-links 64, 65 are provided by a spring clamp 66. Both U-links 64 and 65 are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis 61 of the test piece 60, and the two contact blades 6
The test piece 60 is contacted via 7, 68. Contact blade 6
Reference numerals 7 and 68 are formed in both end ranges of the U-links 64 and 65, respectively. The upper end area of both clevis 64, 65 is formed in a rectangular parallelepiped and has two through holes 69, 70, one of which is used for fixing the spring clamp 66 and the other through hole 69 is Used as a passage aperture for light rays.
【００３２】この実施例の場合、両Ｕリンク６４，６５
の貫通孔６９，７０の中心軸線は、試験片６０の長手軸
線６１に対して直角に延びる共通の平面内に位置してい
る。更にＵリンク６４，６５は試験片６０に、貫通孔６
９，７０の中心軸線がＵリンク６４，６５が接続刃６
７，６８によって接触する試験片６０の側面６２，６３
に対して平行に延びるように取り付けられている。In the case of this embodiment, both U-links 64 and 65 are provided.
The central axes of the through holes 69 and 70 are located in a common plane extending at right angles to the longitudinal axis 61 of the test piece 60. Further, the U-links 64 and 65 are attached to the test piece 60 and the through hole 6
The central axes of 9, 70 are U-links 64, 65 are connecting blades 6.
Sides 62, 63 of the test piece 60 contacting by 7, 68
It is attached so that it may extend in parallel with.
【００３３】他の図において既に詳述したように、この
実施例の場合も点状光源７１が配置されている。点状光
源７１の光線７２は、この光線７２を光帯７４の形に拡
大する拡大レンズ７３に投光する。光帯７４は両Ｕリン
ク６４，６５の上端範囲に当たり、そこに設けられた孔
６９に当たる。孔６９から出る光線７５は光線経路内に
後置接続された位置検出器７６に当たる。As described in detail in the other figures, the point light source 71 is arranged also in this embodiment. The light ray 72 of the point light source 71 is projected onto a magnifying lens 73 which magnifies the light ray 72 in the form of a light band 74. The light band 74 hits the upper end areas of both the U-links 64 and 65 and hits the holes 69 provided therein. The ray 75 exiting the hole 69 strikes a position detector 76 which is subsequently connected in the ray path.
【００３４】引張り・圧縮荷重の際に試験片６０の長手
方向に生ずる試験片６０の変形は、位置検出器７６に表
示され矢印７７で示されている光点の移動を生ずる。The deformation of the test piece 60 caused in the longitudinal direction of the test piece 60 under the tensile / compressive load causes the movement of the light spot indicated by the arrow 77 on the position detector 76.
【００３５】図９には破断機械試験片(Bruchmechanikpr
obe)における亀裂の広がりの測定装置が示されている。
破断機械試験片は亀裂尖端で終えている亀裂を有してい
る。破断機械試験片に引張り荷重を与えた場合、亀裂は
試験片の中心に向かって進行する。図９には破断機械試
験片としてコンパクト・テンション（ＣＴ）試験片８０
が２本の支持ボルト８１を介して支持されそれぞれ締付
けロッド８２，８３に結合されている。上側締付けロッ
ド８２はこの場合試験機の不動フレーム８４に結合さ
れ、下側締付けロッド８３は試験機の荷重装置８５に結
合されている。ＣＴ試験片８０は直方体に形成され、試
験片８０の側面の中央で始まりスリット８６として形成
された亀裂を有している。FIG. 9 shows a breaking mechanical test piece (Bruchmechanikpr).
An apparatus for measuring crack spread in obe) is shown.
The fracture mechanical test piece has a crack ending at the crack tip. When a tensile load is applied to the fractured mechanical test piece, the crack progresses toward the center of the test piece. FIG. 9 shows a compact tension (CT) test piece 80 as a fracture mechanical test piece.
Are supported via two support bolts 81 and are respectively coupled to the tightening rods 82 and 83. The upper clamping rod 82 is in this case connected to the stationary frame 84 of the testing machine, and the lower clamping rod 83 is connected to the loading device 85 of the testing machine. The CT test piece 80 is formed in a rectangular parallelepiped and has a crack formed at the center of the side surface of the test piece 80 as a slit 86.
【００３６】支持ボルト８１はＣＴ試験片８０の例えば
スリット８６の両側に設けられている貫通孔８７に支持
されている。この貫通孔８７の中心軸線はそれぞれ試験
機の荷重軸線８８に対して直角に延びている。ＣＴ試験
片８０の代わりに例えばアーク・シェイプ（ＡＴ）試験
片あるいはディスク・シェイプ（ＤＣＴ）試験片も採用
できる。上述した試験片の形状および対応した締付け工
具（軸受ボルト、締付けロッド）の形状はＡＳＴＭ Ｅ
３９９の条件に相応している。The support bolts 81 are supported by through holes 87 provided on both sides of the slit 86 of the CT test piece 80, for example. The central axis of each through hole 87 extends at right angles to the load axis 88 of the tester. Instead of the CT test piece 80, for example, an arc shape (AT) test piece or a disk shape (DCT) test piece can be adopted. The shapes of the above-mentioned test pieces and corresponding tightening tools (bearing bolts, tightening rods) are ASTM E
It corresponds to the conditions of 399.
【００３７】両支持ボルト８１にはそれぞれその長手方
向に延びる中央貫通孔８９が設けられている。点状光源
９１の光線９０は拡大レンズ９２を介して光帯９３の形
に拡大され、この光帯９３は両支持ボルト８１の端面お
よびそこに設けられた貫通孔８９に当たる。光帯９３は
貫通孔８９しか通らないので、支持ボルト８１の光帯９
３と反対側の面だけから貫通孔８９の直径に相応した光
線９３が出る。これら両光線９４は続いて光線経路内に
後置接続された位置検出器９５に当たる。Each of the support bolts 81 is provided with a central through hole 89 extending in the longitudinal direction thereof. The light beam 90 of the point light source 91 is magnified in the form of a light band 93 via a magnifying lens 92, and this light band 93 strikes the end faces of both support bolts 81 and the through holes 89 provided therein. Since the light band 93 only passes through the through hole 89, the light band 9 of the support bolt 81 is
A light ray 93 corresponding to the diameter of the through hole 89 is emitted only from the surface opposite to the surface of the through hole 89. Both of these rays 94 subsequently impinge on a position detector 95 which is subsequently connected in the ray path.
【００３８】高温状態で材料試験を行うために、試験片
は加熱室に入れられる。光源、拡大レンズおよび位置検
出器はこの高温試験の場合には加熱室の外側に配置され
る。このために加熱室は光線経路だけしか光が通れない
ようにしなければならない。このために加熱室の対応し
た個所に、石英ガラスあるいはサファイアで閉じられた
スリットが設けられている。例えば板金、保持ロッドお
よび力導入要素のような試験片に結合される構造部品
は、高温試験の場合には例えばセラミックスや黒鉛など
のような耐熱性材料で作らねばならない。To perform the material test at high temperature, the test piece is placed in a heating chamber. The light source, magnifying lens and position detector are located outside the heating chamber for this high temperature test. For this reason, the heating chamber must allow light to pass through only the ray path. For this purpose, slits closed with quartz glass or sapphire are provided at corresponding locations in the heating chamber. Structural components which are connected to the test piece, for example sheet metal, holding rods and force-introducing elements, must be made of heat-resistant materials such as ceramics and graphite for high temperature testing.
【００３９】上述したすべての実施例の場合、干渉現象
が避けられることを保証しなければならない。これは一
方では、干渉をろ過する光学的絞り装置を配置するこ
と、および他方では、試験片あるいはこれに結合された
構造部品における透光個所が干渉を生じない大きさに決
められることによって行われる。In all the embodiments described above, it must be ensured that interference phenomena are avoided. This is done, on the one hand, by arranging an optical diaphragm device that filters out interference, and, on the other hand, by the fact that the light-transmitting points in the test piece or the structural components connected to it are sized so that they do not cause interference. .
【００４０】試験片における変形を測定するための既に
述べて装置を組み合わせること、即ち上述した複数の装
置を試験片に配置することもできる。例えばねじり変形
および軸方向変形を組み合わせて測定することができ
る。It is also possible to combine the already mentioned devices for measuring the deformation in a test piece, ie to arrange more than one device as described above on the test piece. For example, torsional deformation and axial deformation can be measured in combination.
【００４１】拡大レンズが後置接続されたレーザ光源の
代わりに、光帯を発生するレーザダイオードを配置する
こともできる。更にレーザダイオードアレイを利用する
こともできる。Instead of the laser light source to which the magnifying lens is connected afterwards, it is also possible to arrange a laser diode for generating an optical band. Further, a laser diode array can be used.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、軸方向力、ねじり荷
重、曲げ荷重およびそれらの複合荷重により引き起こさ
れる静的および又は動的な変形を測定することができ、
更に亀裂の広がりも測定でき、従って汎用的に利用でき
る。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to measure static and / or dynamic deformation caused by axial force, torsional load, bending load and their combined load,
In addition, the spread of cracks can be measured and thus can be used universally.
【図１】軸方向の変形を測定する装置の側面図。FIG. 1 is a side view of an apparatus for measuring axial deformation.
【図２】図１におけるII−II線に沿った断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
【図３】四点曲げ試験を実施するための装置の側面図。FIG. 3 is a side view of an apparatus for performing a four-point bending test.
【図４】図３におけるIV−IV線に沿った断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
【図５】丸棒試験片におけるねじり変形を測定する装置
の側面図。FIG. 5 is a side view of an apparatus for measuring torsional deformation of a round bar test piece.
【図６】図５におけるVI−VI線に沿った断面図。6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
【図７】横のひずみを測定するための装置の側面図。FIG. 7 is a side view of an apparatus for measuring lateral strain.
【図８】図７におけるVIII−VIII線に沿った断面図。8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
【図９】コンパクト・テンション（ＣＴ）試験片におけ
る亀裂の広がりを測定するための装置の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of an apparatus for measuring crack spread in compact tension (CT) specimens.
１ 試験片 ３，４ 板金テープ ５，６ 貫通孔 ８ 光源 ９ 拡大レンズ １０ 光帯 １１，１２ 位置検出器 １３，１４ 光線 ２０ 試験片 ２１ 支持ローラ ２３ 荷重ローラ ２４ 貫通孔 ２７ 拡大レンズ ２８ 光帯 ４０ 試験片 ４３，４４ 板金 ４６，４７ 貫通孔 ４８ 光源 ４９ 拡大レンズ ５０ 位置検出器 ６０ 試験片 ７３ 拡大レンズ ７４ 光帯 1 Test Piece 3,4 Sheet Metal Tape 5,6 Through Hole 8 Light Source 9 Magnifying Lens 10 Optical Band 11,12 Position Detector 13,14 Ray 20 Test Specimen 21 Support Roller 23 Load Roller 24 Through Hole 27 Magnifying Lens 28 Optical Band 40 Test piece 43,44 Sheet metal 46,47 Through hole 48 Light source 49 Magnifying lens 50 Position detector 60 Specimen 73 Magnifying lens 74 Optical band
Claims (19)
又はこの試験片に結合された要素（３，４，２１，２
３，４３，４４，６４，６５，８１）に相対間隔を隔て
て配置された少なくとも２つの透光個所（５，６，２
４，４６，４７，６９，８９）に少なくとも１つの光帯
（１０，２８，７４，９３）が当たり、試験片（１，２
０，４０，６０，８０）又は試験体を荷重した際に透光
個所（５，６，２４，４６，４７，６９，８９）を通過
する光線の相対運動が評価されることを特徴とする試験
機において試験片又は試験体における変形および又は亀
裂長さを測定する方法。1. A test piece (1, 20, 40, 60, 80) or an element (3, 4, 21, 2) connected to this test piece.
3, 43, 44, 64, 65, 81) and at least two light-transmitting portions (5, 6, 2) arranged at relative intervals.
4, 46, 47, 69, 89) is hit by at least one light band (10, 28, 74, 93),
0, 40, 60, 80) or the relative movement of the light rays passing through the light-transmitting points (5, 6, 24, 46, 47, 69, 89) when the test body is loaded is evaluated. A method for measuring the deformation and / or crack length of a test piece or test piece with a tester.
７１，９１）、試験片（１，２０，４０，６０，８０）
に又はこの試験片に結合された要素（３，４，２１，２
３，４３，４４，６４，６５，８１）に相対間隔を隔て
て配置された少なくとも２つの透光個所（５，６，２
４，４６，４７，６９，８９）、および透光個所（５，
６，２４，４６，４７，６９，８９）に付属された少な
くとも１つの感光要素（１１，１２，３０，５０，９
５）を有していることを特徴とする試験機において試験
片又は試験体における変形および又は亀裂長さを測定す
る装置。2. At least one light source (8, 25, 48,
71, 91), test pieces (1, 20, 40, 60, 80)
Or elements (3,4,21,2) connected to this test piece.
3, 43, 44, 64, 65, 81) and at least two light-transmitting portions (5, 6, 2) arranged at relative intervals.
4, 46, 47, 69, 89), and the translucent part (5,
6,24,46,47,69,89) attached to at least one photosensitive element (11,12,30,50,9)
5) An apparatus for measuring the deformation and / or crack length in a test piece or a test body in a test machine characterized by having.
ーザ光源として形成され、このレーザ光源に、その光線
を光帯（１０，２８，７４，９３）の形に拡大する拡大
レンズ（９，２７，４９，７３，９２）が付属されてい
ることを特徴とする請求項２記載の装置。3. A magnifying lens, in which a light source (8, 25, 48, 71, 91) is formed as a laser light source and which magnifies the light rays in the form of an optical band (10, 28, 74, 93). Device according to claim 2, characterized in that (9, 27, 49, 73, 92) is attached.
２）が円筒レンズとして形成されていることを特徴とす
る請求項３記載の装置。4. A magnifying lens (9, 27, 49, 73, 9)
Device according to claim 3, characterized in that 2) is formed as a cylindrical lens.
てレーザダイオードあるいはレーザダイオードアレイが
採用されていることを特徴とする請求項２記載の装置。5. Device according to claim 2, characterized in that a laser diode or a laser diode array is employed as the light source (8, 25, 48, 71, 91).
４４）が板金として形成されていることを特徴とする請
求項２記載の装置。6. An element (3, 4, 43, 43, connected to a test piece.
Device according to claim 2, characterized in that 44) is formed as sheet metal.
片（１，４０）に配置されていることを特徴とする請求
項６記載の装置。7. Device according to claim 6, characterized in that two metal plates (3, 4, 43, 44) are arranged on the test piece (1, 40).
た透光個所（５，６，４６，４７）が貫通孔として形成
されていることを特徴とする請求項６又は７記載の装
置。8. A light-transmitting portion (5, 6, 46, 47) arranged on each sheet metal (3, 4, 43, 44) is formed as a through hole. The described device.
ンク（４５）によって試験片（１，４０）に取り付けら
れていることを特徴とする請求項２ないし８のいずれか
１つに記載の装置。9. Sheet metal (3, 4, 43, 44) is attached to the test piece (1, 40) by means of a tightening clevis (45). The device according to.
（１，４０）に貼着されていることを特徴とする請求項
２ないし８のいずれか１つに記載の装置。10. The device according to claim 2, wherein the sheet metal (3, 4, 43, 44) is attached to the test piece (1, 40).
７，６９，８９）にそれぞれ１つの光源（８，２５，４
８，７１，９１）および感光要素（１１，１２，３０，
５０，７６，９５）が付属されていることを特徴とする
請求項２ないし１０のいずれか１つに記載の装置。11. Light-transmitting points (5, 6, 24, 46, 4)
7, 69, 89) and one light source (8, 25, 4)
8, 71, 91) and photosensitive elements (11, 12, 30,
50, 76, 95) according to any one of claims 2 to 10, characterized in that it is attached.
６，９５）が位置検出器として形成されていることを特
徴とする請求項２ないし１１のいずれか１つに記載の装
置。12. A photosensitive element (11, 12, 30, 50, 7)
Device according to one of claims 2 to 11, characterized in that 6,95) are embodied as position detectors.
つの接触刃（６７，６８）を有するＵリンク（６４，６
５）として形成されていることを特徴とする請求項２記
載の装置。13. Each of the elements connected to the test piece has two elements.
U-link (64, 6) with two contact blades (67, 68)
Device according to claim 2, characterized in that it is formed as 5).
８１）が、力伝達要素および又は接触設置要素として形
成されていることを特徴とする請求項２記載の装置。14. Elements (21, 23, 23 connected to a test piece.
Device according to claim 2, characterized in that 81) is formed as a force transmitting element and / or a contact mounting element.
１，２３，８１）がローラとして形成されていることを
特徴とする請求項１４記載の装置。15. Force transmitting element and / or contact setting element (2
15. Device according to claim 14, characterized in that 1, 23, 81) are formed as rollers.
（２４，８９）を有していることを特徴とする請求項１
５記載の装置。16. The roller (21, 23, 81) has a through hole (24, 89).
5. The device according to 5.
した孔（８７）の中に支持されていることを特徴とする
請求項１６記載の装置。17. Device according to claim 16, characterized in that the rollers (81) are supported in corresponding holes (87) in the test piece (80).
の周りにハウジングが配置され、このハウジングが同様
に透光個所を有していることを特徴とする請求項２ない
し１７のいずれか１つに記載の装置。18. A test piece (1, 20, 40, 60, 80)
18. A device as claimed in any one of claims 2 to 17, characterized in that a housing is arranged around the housing, which housing likewise has a light transmission point.
ることを特徴とする請求項１８記載の装置。19. A device according to claim 18, characterized in that the housing is designed as a heating chamber.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE4124700.0 | 1991-07-25 | ||
| DE4124700A DE4124700C2 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Device for measuring deformations and / or crack lengths on samples or test specimens in testing machines |
Publications (1)
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| JPH0627005A true JPH0627005A (en) | 1994-02-04 |
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ID=6437009
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP31445191A Pending JPH0627005A (en) | 1991-07-25 | 1991-11-28 | Method and device for measuring deformation and crack length in test piece |
Country Status (2)
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|---|---|
| JP (1) | JPH0627005A (en) |
| DE (1) | DE4124700C2 (en) |
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