Universität Siegen
Der Zugversuch ist einer der klassischen Experimente zur Charakterisierung des Materialverhaltens unter uniaxialer Belastung. Duktile metallische Werkstoffe zeigen hierbei nach Erreichen der Zugfestigkeit das Phänomen der Einschnürung, welche zu einer Abnahme des Probenquerschnitts führt. Der zunehmend lokalisierte und somit kleinere Bereich der plastischen Deformation führt dabei zu einem Anstieg der lokalen Dehnrate. Insbesondere die Untersuchung der lokalen Bruchdehnung wird durch diesen Effekt erschwert, da die eingesetzte optische Messtechnik mit fixer Abtastfrequenz $f_{DIC}$ zu einer Zunahme der zeitlichen Messabstände führt und somit die Genauigkeit der ermittelten Bruchdehnung mindert. Aus diesem Grund werden im Rahmen der vorgestellten Untersuchungen zwei Methoden entwickelt, welche es ermöglichen, die Traversengeschwindigkeit der verwendeten Zugprüfmaschinen derart zu steuern, sodass die lokale Dehnrate bis zum Versagen einer Probe konstant gehalten wird. Unterschieden wird hierbei zum einen in den Bereich niedriger bis mittlerer Dehnraten zwischen $1*10^{-3} s^{-1} \leq \dot{\epsilon} \leq 1*10^0 s^{-1}$ sowie den dynamischen Bereich mit bis zu $\dot{\epsilon} = 1*10^{3} s^{-1}$. Die erste Methode (niedriger bis mittlerer Dehnratenbereich) besteht aus einer aktiven Regelschleife zwischen der Zugprüfmaschine und dem eingesetzten optischen Dehnungsmesssystem, welche mittels einer eigens entwickelten Kombination aus Software und Hardware realisiert wird. Das resultierende Geschwindigkeitsprofil zeigt eine starke Absenkung ab dem Beginn der Einschnürung, wodurch eine konstante lokale Dehnrate erreicht wird. Die zweite Methode (dynamischer Dehnratenbereich) erzielt einen zur ersten Methode qualitativ vergleichbaren Geschwindigkeitsverlauf, indem durch Anpassung der Maschinensteuerung eine zunehmende Abbremsung des Prüfzylinders ermöglicht wird. Die Funktionsfähigkeit und insbesondere der Einfluss auf die lokale Dehnrate beider Methoden wird anhand verschiedener Proben nachgewiesen und mit Ergebnissen aus einer klassischen Versuchsdurchführung verglichen.
Abstract
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