Messtechnik

Messtechnik im Prüfwesen des Institut für Konstruktiven Ingenieurbau

Die Konstruktionsteilprüfung bietet neben der Ausführung der Versuche auch die Errichtung der messtechnischen Erfassung der Versuchsdaten an. Hierfür steht ein umfangreiches Equipment zur Verfügung, welches von erfahrenen Messtechnikern eingerichtet und bedient wird. Im Folgenden werden die messtechnischen Aufgaben vorgestellt, die von unseren kompetenten Mitarbeitern erfüllt werden.

Dehnungsmessung

Zur optimalen Bemessung von Bauteilen wird die genaue Kenntnis der Spannungsverteilung benötigt. Da die direkte Ermittlung der Spannungen bei Bauteilversuchen nicht praktikabel ist, wird der Umweg über die Dehnungsmessung gegangen. Mit Hilfe der linearen Beziehung zwischen Dehnung und Spannung können die Spannungen über den Elastizitätsmodul bestimmt werden.


DMS Varianten

Die folgenden DMS-Varianten stehen für experimentelle Untersuchungen prinzipiell zur Verfügung:

- Linearstreifen mit einem Messgitter (einfache Dehnungsmessung)
- Doppel-DMS mit zwei Messgittern (Dehnungen in Biegestäben)
- T-Rosetten mit zwei Messgittern (zweiachsige Spannungszustandsanalyse bei bekannten Hauptrichtungen; Dehnungen in Zug-/Druckstäben)
- Rosetten mit drei Messgittern (zweiachsige Spannungszustandsanalyse bei unbekannten Hauptrichtungen)
- V-förmige DMS (Dehnungen bei Torsionsstäben; Scherdehnungen bei Scherstäben im Bereich der neutralen Faser)
- Vollbrücken-DMS (Dehnungen bei Torsionsstäben sowie Zug-/Druckstäben; Scherdehnungen bei Scherstäben im Bereich der neutralen Faser)




DMS Applikation



1. Ermittlung des Orts und der Richtung der DMS-Applikation
2. Vorbereitung der Oberfläche (Schleifen und Polieren)
3. Kleben des DMS
4. Verbindung mit dem Messwerterfassungssystem




Beispiele für DMS Anwendungen



- Belastungsversuche an einer Pionierbrücke
- Spannstahluntersuchungen
- Ermüdungsversuche an Spannstangen




Verformungsmessung

Neben den Spannungen sind die Verformungen ein wichtiges Bemessungskriterium im Konstruktiven Ingenieurbau. Von Interesse sind u.A. die genaue Ermittlung der Durchbiegung eines Biegeträgers oder einer Platte, die Relativverschiebungen von Ankerkomponenten zueinander sowie die Höhenänderung eines Brückenlagers bei vertikaler Maximalbelastung. Die Messungen werden mit Hilfe von Induktiven Wegaufnehmern oder neuerdings mit Lasermesssystemen durchgeführt.

Induktive Wegaufnehmer



- Wegaufnehmer mit Tastspitze oder mit Tauchanker
- Einsatzbereich von 0 ... 2 mm bis 0 ... 500 mm
- Temperaturbereich von -25 bis +80° maximal +/- 0,2% Abweichung zwischen Anfangs- und Endpunkt




Laser-Wegsensoren



- Berührungslose Verformungsmessung
- Besondere Eignung für dynamische Versuche
- Messprinzip auf Basis der Laser-Triangulation
- Messbereiche von 0,5 bis 1000 mm
- Auflösungen im Bereich von 0,02 bis 1,5 um




Kraftmessung

Üblicherweise wird die Kraft im Prüfwesen direkt am Ort der Lastaufbringung (Servohydraulischer Zylinder) gemessen und mit diesen Daten die zugehörige Steuerung bedient. Zusätzliche Kraftmessungen beispielsweise an Auflagern sind mittels weiterer Kraftmessdosen möglich.


Kraftmessdosen



- Messbereiche von 0,5 N bis zu 20 MN, je nach Kraftaufnehmer
- Krafteinwirkung verformt innenliegenden Federkörper elastisch, angebrachte DMS messen die Dehnungen zur Berechnung der aufgebrachten Kraft




Temperaturmessung

Für den Einsatz von Bauteilen in klimatisch extremen Gebieten muss deren Tauglichkeit auch unter den entsprechenden Temperaturen geprüft werden. Die Kontrolle der Bauteil- und der Umgebungstemperatur während eines Versuchs erfolgt über Temperaturfühler.


Temperatursensoren



- Folienmesswiderstände (-50 ... +200°C)
- Silikonmesswiderstände (-70°C ... +200°C)
- Nickel- und Kupfermesswiderstände (-60°C ... +150°C)
- Glasmesswiderstände (-250°C ... +450°C)



Messwerterfassung

Die von den unterschiedlichen Sensoren aufgefassten Messdaten müssen zeitlich synchronisiert durch ein Messwerterfassungssystem aufgezeichnet und für die spätere Auswertung abgespeichert werden. Die gemessenen Dehnungen, Verformungen, Temperaturen und Kräfte können dann zu aussagefähigen Diagrammen zusammengefasst werden. Neben kurzweiligen statischen Versuchen müssen auch Messdaten über einen längeren Zeitraum bei dynamischen Versuchsabläufen erfasst werden.


Messwerterfassungssysteme



- modulare Bauweise
- Messverstärker und Messwerterfassung kombiniert
- 8 Kanäle pro Modul beliebig belegbar bzw. 16 Kanäle bei DMS-Modulen
- koppelbar und zeitlich synchronisierbar für große Messprojekte



Erfassungsoptionen



- Erfassung aller Messwerte mit definierter Abtastfrequenz über die gesamte Versuchsdauer
- Erfassung einzelner Lastzyklen bei dynamischen Versuchen
- Erfassung der Minimal- und Maximalwerte der Messkanäle für alle Zyklen oder definierter Zyklen
- Erfassung zeitlicher Ausschnitte eines Versuchs