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Kreuzförmige Proben mit mehrachsigen Spannungszuständen
Die meisten Ingenieurbauwerke werden durch komplexe mehrachsige Spannungen beeinflusst, die durch Belastung, Geometrie und/oder Materialinhomogenität entstehen. Bei der Laborprüfung kommen jedoch überwiegend unterschiedliche Belastungsarten zum Einsatz, darunter Kriech-, quasistatische und Ermüdungsversuche – einfache Proben, die einachsigen Spannungszuständen ausgesetzt werden. Aufgrund des Kontrasts zwischen konstruktionsbasierten einachsigen Testdaten und dem Funktionsbetrieb von Komponenten mit mehrachsigen Belastungen werden weitere Forschungsarbeiten durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Beziehung zwischen beiden angemessen verstanden wird.
Eine Probe, die sich direkt für die biaxiale Prüfung eignet, ist eine kreuzförmige Platte, die in der Ebene durch vier orthogonale Aktuatoren belastet wird. Wir haben Prüfsysteme entwickelt, um die Bewegung der Probenmitte zu kontrollieren und unerwünschte Bewegungen und Biegungen der Probe zu beseitigen. Bei einer herkömmlichen servohydraulischen Prüfmaschine wird ein Ende des Prüflings stationär gehalten, während das andere Ende durch einen Aktuator unter Zug oder Druck verschoben wird. Für die meisten Tests ist dies eine sehr zufriedenstellende Vorgehensweise, sie bedeutet jedoch, dass sich die Mitte der Probe während des Testzyklus bewegt. Bei manchen Tests ist es notwendig, die Mitte der Probe stationär zu halten – zum Beispiel, wenn es erforderlich ist, die Mitte der Probe während des Tests durch ein Mikroskop zu untersuchen. Für diese Art der Prüfung wird das System um einen zweiten Aktuator erweitert, sodass Verformungsbewegungen auf beide Enden der Probe ausgeübt werden können. Es müssen also zwei Aktuatoren und zwei Variablen gesteuert werden: die Mittelposition der Probe und die Gesamtverformung, die auf die Enden der Probe ausgeübt wird. Das Regelungsproblem entsteht, weil es keine natürliche Paarung von Aktor und Regelgröße gibt – die Bewegung jedes Aktors beeinflusst sowohl die Mittelposition als auch die Verformung des Prüflings.
Eine Probe, die sich direkt für die biaxiale Prüfung eignet, ist eine kreuzförmige Platte, die in der Ebene durch vier orthogonale Aktuatoren belastet wird. Wir haben Prüfsysteme entwickelt, um die Bewegung der Probenmitte zu kontrollieren und unerwünschte Bewegungen und Biegungen der Probe zu beseitigen. Bei einer herkömmlichen servohydraulischen Prüfmaschine wird ein Ende des Prüflings stationär gehalten, während das andere Ende durch einen Aktuator unter Zug oder Druck verschoben wird. Für die meisten Tests ist dies eine sehr zufriedenstellende Vorgehensweise, sie bedeutet jedoch, dass sich die Mitte der Probe während des Testzyklus bewegt. Bei manchen Tests ist es notwendig, die Mitte der Probe stationär zu halten – zum Beispiel, wenn es erforderlich ist, die Mitte der Probe während des Tests durch ein Mikroskop zu untersuchen. Für diese Art der Prüfung wird das System um einen zweiten Aktuator erweitert, sodass Verformungsbewegungen auf beide Enden der Probe ausgeübt werden können. Es müssen also zwei Aktuatoren und zwei Variablen gesteuert werden: die Mittelposition der Probe und die Gesamtverformung, die auf die Enden der Probe ausgeübt wird. Das Regelungsproblem entsteht, weil es keine natürliche Paarung von Aktor und Regelgröße gibt – die Bewegung jedes Aktors beeinflusst sowohl die Mittelposition als auch die Verformung des Prüflings.
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