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ISO 14126 | ASTM D3410 | DIN EN 2850: Shear Loading Compression

Druckversuch mit Krafteinleitung über Schub

Die Normen ISO 14126 (Verfahren 1), ASTM D3410 oder DIN EN 2850 (Type A) beschreiben den Druckversuch mit Krafteinleitung über Schub (Shear Loading Compression) an Composites. Bei dieser Methode wird die Druckkraft über Schubkräfte in den in die Prüfvorrichtung und in der Regel mit Aufleimern versehenen Probekörper übertragen. Bei einer ausreichenden Einspannlänge wird im ungestützten mittigen Bereich der Probe eine homogene Spannungsverteilung erzielt.

Ein Vorteil liegt in der guten axialen Führung des Probekörpers während der Prüfung, sowie dem Wegfall der Krafteinleitung über die Endflächen. Die Notwendigkeit einer hochpräzisen Bearbeitung der Proben Endflächen entfällt somit.

Shear Loading Compression nach ISO 14126, ASTM D3410

Die Shear Loading Compression Methode wurde in den 1980er Jahren in ASTM D3410 als Celanese-Prüfvorrichtung mit kegelförmigen Spannelementen genormt. In dieser ursprünglichen Celanese-Vorrichtung führten jedoch Schwanken in den Probendicken zu unerwünschten Linienauflagen der kegelförmigen Spannelemente. In den Normen DIN 65375 und DIN EN 2850 (Type A) lösen modifizierte Celanese-Vorrichtungen mit geführten Flachkeilen dieses Problem.

IITRI in den USA entwickelte eine ähnlich wirkende Vorrichtung mit Säulenführung, die in der aktuell gültigen ASTM D3410 die alte Celeanese-Vorrichtung ersetzt. Auch hier wird wie bei der modifzierten Celanese-Vorrichtung die Druckprobe in geführten Flachkeilen geklemmt.

Die Druckprobe wird dabei zunächst in die Keilbacken eingelegt, wofür ein separates Hilfswerkzeug oft nützlich ist. Die Keilbacken mit eingebauter Probe werden dann in die geführte Druckvorrichtung eingesetzt.

Der Spanndruck wird während der Druckprüfung über die wirkende Längskraft durch Keilwirkung erzeugt. Dies kann jedoch zu Bewegungen der Keile und somit zu einer ungleichmäßigen Belastung des Probekörpers führen.

Zur Bestimmung der Gültigkeit des Druckversuchs durch Quantifizierung überlagerter Biegeverformungen (Percent Bending) erfolgt eine Dehnungsmessung mit separat messenden, beidseitig mittig applizierten Dehnmessstreifen (DMS). Zur Bestimmung der Druckdehnung werden die Signale der DMS dann gemittelt.

Mit der ursprünglich von IMA Dresden entwickelten und von ZwickRoell erhältlichen patentierten hydraulischen Druckvorrichtung HCCF können Composite Druckversuche nach den gängigen Shear Loading Compression Prüfverfahren durchgeführt werden.

Die HCCF verfügt über eine sehr gute Zugänglichkeit, vereinfachtes Handling und feststehende Backen, die auch während der Prüfung exakt zueinander ausgerichtet bleiben und nicht verrutschen können.

Die Shear Loading Compression Methode eignet sich für unidirektionale Composite Materialien mit niedrigeren Festigkeiten in Faserrichtung, sowie zur Druckprüfung von Geweben und multidirektionalen Composite Laminaten.

Bei Carbonfaser-verstärkten Composite Materialien mit hohen Festigkeiten und Druckversuchen mit unidirektionalen Laminate in Faserrichtung (UD0°) reicht die Krafteinleitung über Schubkräfte allein oft nicht mehr aus. Es kommt entweder zu ungültigen Versagensmoden (End Crushing, Aufleimerversagen) oder zu niedrigeren Druckfestigkeiten aufgrund inhomogener Spannungsverteilung in der freien Probenlänge. In diesem Fall ist es besser die Combined Loading Compression Methode anzuwenden.

 

Prüfung mit ZwickRoell

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