Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6022

Entwicklung und Aufbau eines Meßsystems zur Erfassung von Konturen gekerbter Zugproben

Kurzfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein optisches Meßsystem konzipiert, realisiert und auf seine Funktion hin überprüft, mit dem die Konturänderung gekerbter Proben während eines Zugversuchs quantitativ verfolgt werden. Aus den Konturdaten werden im Anschluß der Nenndurchmesser, der minimale Durchmesser, der Kerbradius und die Kerblänge ermittelt. Das Meßsystem, basierend auf einer CCD-Hochgeschwindig-keitskamera, wurde dabei an einen bereits vorhandenen Versuchsaufbau, bestehend aus einer elektromechanischen Prüfmaschine und einer Klimakammer mit optischem Zugang, angepaßt. Da bei Tieftemperaturversuchen die Klimakammer mit flüssigem Stickstoff betrieben wird und dessen Einfluß auf die Messung minimiert werden mußte, wurden einige konstruktive Maßnahmen im Bereich des optischen Wegs durchgeführt. Anhand von Versuchen an unterschiedlich gekerbten Proben bei unter-schiedlichen Temperaturen wurde die Funktionsfähigkeit des Systems aufgezeigt. Trotz der Abnahme der Meßgenauigkeit mit abnehmender Temperatur aufgrund des Stickstoffeinflusses, ist die Bestimmung der wichtigsten Parameter, z.B. des minimalen Durchmessers bis zu -150°C hinreichend genau.

Development and realisation of a measurement system for detecting contours from notched tensile specimens

Abstract

This report describes the development, realisation and the functionality examination of an optical measurement system for a quantitative detection of the change from contours of notched specimens during tensile tests. Afterwards out of the contour data, the nominal diameter, the minimal diameter, the radius and the length of the notch will be determined. The measurement system, based on a CCD-highspeed-camera, was adapted at an existing experimental arrangement, consisting of an electromechanical testing machine and an environmental chamber with a monitoring window. Since the chamber works with liquid nitrogen as a cooling medium, some constructive proceedings were carried out in the region of the optical way, to minimice the influence of the evaporated gas. Performing experiments with differently notched specimens by different temperatures, the functionality of the system was demonstrated. In spite of the decrease of the measuring accuracy with decreasing temperature due to the nitrogen influence, the determination of the most important parameters, for example the minimal diameter, up to -150°C is sufficiently accurate.