DIN EN ISO 7500-1 Bb 3-1999 Metallic materials - Verification of static uniaxial testing machines - Part 1 Tension compression testing machines verification and calibration of the .pdf

1、h DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef. Nr. DIN EN ISO 7500-1 Bbl 3 : 1999-11Preisgr. 07 Vertr.-Nr. 23

2、07November 1999Metallische WerkstoffePrfung von Prfmaschinen fr statische einachsige BeanspruchungTeil 1: Zug- und DruckprfmaschinenPrfung und Kalibrierung der KraftmeeinrichtungAllgemeines zu Anforderungen und zur Prfung und Kalibrierung von SchwingprfmaschinenBeiblatt 3zuDIN EN ISO 7500-1Normenaus

3、schu Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V.Normenausschu Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIDieses Beiblatt enthlt Informationen zu DIN EN ISO 7500-1,jedoch keine zustzlich genormten Festlegungen (siehe Vorwort).ICS 19.060; 77.040.10Metallic mat

4、erials Verification of static uniaxial testing machines Part 1: Tension/compression testing machines Verification and calibration of the force-measuringsystem, General for requirements, verification and calibration of fatigue testing machinesMatriaux mtalliques Vrification des machines pour essais s

5、tatiques uniaxiaux Partie 1: Machines dessai de traction/compression Vrification et talonnage dusystme de mesure de charge, Gnralits des exigences vrification et calibrationdes machines dessai de fatigueErsatz frDIN 51228 : 1993-07VorwortIm Zuge der vom Arbeitsausschu NMP 811 Werkstoffprfmaschinen“

6、beschlossenen komplexen berarbeitung vonnationalen Normen, die Festlegungen zu den Anforderungen und zur Prfung und Kalibrierung von verschiedenenArten von Werkstoffprfmaschinen enthalten, wurden zur Anwendung von DIN EN ISO 7500-1 Metallische Werkstoffe Prfung von Prfmaschinen fr statische einachsi

7、ge Beanspruchung Teil 1: Zug- und Druckprfmaschinen Prfung und Kalibrierung der Kraftmeeinrichtung“ folgende nationale Beibltter erarbeitet: 1: Allgemeines zu Anforderungen und zur Prfung und Kalibrierung von Zug-, Druck- und Biegeprfmaschinen 2: Allgemeines zu Anforderungen und zur Prfung und Kalib

8、rierung von Federprfmaschinen 3: Allgemeines zu Anforderungen und zur Prfung und Kalibrierung von SchwingprfmaschinenDiese Beibltter enthalten ntzliche Informationen zu Anforderungen und zur Prfung und Kalibrierung der verschiede-nen Prfmaschinenarten, die nicht als Festlegungen in der Europischen N

9、orm EN ISO 7500-1 enthalten sind, sichaber in langjhriger Praxis in Deutschland bewhrt haben.nderungenGegenber DIN 51228 : 1993-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: Redaktionelle berarbeitung (siehe Vorwort).Frhere AusgabenDIN 51228: 1968-09, 1977-12, 1988-09, 1993-07Fortsetzung Seite 2 bis 8Se

10、ite 2DIN EN ISO 7500-1 Beiblatt 3 : 1999-111 AnwendungsbereichIn diesem Beiblatt sind die wichtigsten Kriterien anSchwingprfmaschinen zusammengestellt.Als Schwingprfmaschinen nach diesem Beiblatt knnennur solche bezeichnet werden, die auch den entspre-chenden Anforderungen an Werkstoffprfmaschinenna

11、ch DIN 51220 gengen.Schwingprfmaschinen, die auch fr Versuche mitzgiger (z. B. Bruchmechanik-Versuch) oder ruhenderBeanspruchung vorgesehen sind, sollten auerdemden entsprechenden Normen (z. B. DIN EN ISO 7500-1,DIN EN ISO 7500-1 Bbl 1, DIN EN 10002-4) gengen.Dieses Beiblatt gilt ebenfalls fr Schwin

12、gprfmaschinenmit Torsionsbelastung der Probe. In diesem Fall sind dieAngaben zu den wirkenden Krften auf die Probe sinnge-m durch Torsionsmomente zu ersetzen.2Begrife2.1 Schwingprfmaschinen sind Maschinen, mit denendurch Schwingbeanspruchung, die periodisch und nichtperiodisch ablaufen kann, Schwing

13、festigkeitswerte anWerkstoffproben, Bauteilen oder Baugruppen nachste-hend kurz Proben genannt ermittelt werden.3 Beanspruchungseinrichtung3.1 Maschinengestell mit Einspanneinrichtung3.1.1 Das Maschinengestell auch Maschinenrahmenoder Lastrahmen genannt und die Einspanneinrichtungsollten so ausgebil

14、det sein, da eine ausgerichtete sym-metrische Probe gleichmig festgehalten und mittig ein-gespannt werden kann, so da Biegeeinflsse (Schiefzug)vermieden werden.Mit Hilfe geeigneter Manahmen, z. B. instrumentierterProbe oder Mehrkomponentenkraftaufnehmer, lt sichder Schiefzugfehler unter Belastung er

15、mitteln. DieseAbweichung ist ggf. durch entsprechende Korrektur, z. B.mit Hilfe einer Ausrichteinrichtung, auf den zulssigenWert zu mindern.3.1.2 Wegen des Resonanzverhaltens unter Schwing-beanspruchung sind Hinweise des Herstellers zu denEigenfrequenzen des Maschinenrahmens zweckmig.3.1.3 Zusatzein

16、richtungen (z. B. Biegeeinrichtung, Ver-dreheinrichtung) ermglichen auer der ursprnglich vor-gesehenen Grundbeanspruchungsart weitere Beanspru-chungsarten oder zusammengesetzte Beanspruchungen.Eine Einzweckprfmaschine wird damit zur Mehrzweck-prfmaschine umrstbar.ANMERKUNG: Der unter 3.1.1 dargelegt

17、e Biegeeinfluhat auf das Schwingfestigkeitsverhalten strkeren Ein-flu als auf das quasistatische Festigkeitsverhalten, dader Schadensmechanismus Ermdung nicht globalber das Probenvolumen verluft, sondern lokal ein-geleitet wird. Abweichungen der Axialitt von Probezur Kraftachse bzw. der Winkligkeit

18、von Probe zurAchse (Platte) der Beanspruchungseinrichtung wirkensich daher auf die Genauigkeit der an Schwingprf-maschinen gewonnenen Ergebnisse aus. Anders alsbeim Zugversuch werden die zulssigen Grenzwerteder durch Schiefzug (en: misalignment) verursachtenErgebnisunsicherheit nicht durch die Anfor

19、derungenandieKraftmeeinrichtung(sieheDINENISO7500-1),sondern nach den prftechnischen Anforderungendes speziellen Verfahrens mit Schwingbeanspru-chung festgelegt. Eine Ausrichteinrichtung ermglichtunter Belastung mit Hilfe einer instrumentierten Probeund geeigneter Spannkpfe die Eingrenzung desSchief

20、zugfehlers, die mit Hilfe der Anpaeinheit Sen-sor-Auswerteelektronik auch selbstttig erfolgen kann.3.2 SchwingantriebDer Schwingantrieb erzeugt die Schwingbelastung, dieauf die Probe als Prfgren Kraft, Moment oder Verfor-mung mit definiertem Wert, Zeitablauf und definierterFrequenz aufgebracht wird.

21、 Die grundlegenden Antriebs-artensindin3.2.5aufgefhrt.3.2.1 Steuerbereich (Einstellbereich)Die Prfgren Kraft, Moment, Verformung (Linear- undWinkelverformung) und Frequenz sind innerhalb einesSchwingprfbereichs ansteuerbar, siehe Bild 1, dessenGrenzen wie folgt gekennzeichnet sind:a) Der maximale Sc

22、heitelwert der Prfkraft (des Prfmo-ments) auch Hchstkraft (Hchstmoment) genannt (siehe Maschinennenngre, 3.1.2).b) Die maximal einstellbare Amplitude der Prfkraft (desPrfmoments) auch maximale Schwingkraft(Schwingmoment) genannt. Die maximale Schwing-breite der Prfkraft (des Prfmoments) entspricht d

23、erdoppelten maximalen Amplitude der Prfkraft (desPrfmoments).c) Der einstellbare maximale (arithmetische) Mittelwert(Gleichanteil) der Prfkraft (des Prfmoments).d) Die einstellbare maximale Amplitude der Probenver-formung (Lngennderung bzw. Verdrehung) auchmaximale Schwingverformung genannt. Der max

24、imaleSchwinghub an der Probe entspricht der doppeltenmaximalen Amplitude der Probenverformung.e) Die obere Prf-Grenzfrequenz bei definierten Prf-bedingungen (z. B. Kraftamplitude bzw. Verformungs-amplitude).f) Die entsprechenden unteren Grenzwerte des Steuer-bereichs.ANMERKUNG: Die unter a) bis d) a

25、ngegebenen Maximal-werte der Prfgren lassen sich nicht gleichzeitig vollaussteuern. Die ansteuerbaren Kombinationen vonPrfgrenwerdenvomHerstelleri.a.inKennliniender einstellbaren maximalen Amplitude der Proben-verformung (maximalen Schwingverformung) ber dereinstellbaren Frequenz bei Hchstkraft, geg

26、ebenen-falls fr mehrere Kraftstufen, und in einer entspre-chenden Kennlinie ohne Kraftschlu (Leerlauf) ange-geben. Fr diese den Arbeitsfrequenzbereich desSchwingantriebs eingrenzenden Amplitudenkenn-linien (Frequenzkennfeld) kann die BezeichnungLeistungsdiagramm gewhlt werden. Die Prffrequenzwird be

27、i Resonanzmaschinen wesentlich durch dieSteifigkeit der Probe bestimmt. UnterschiedlicheFrequenzen lassen sich lediglich durch ndern derFeder-Masse-Verteilung (Abstimmen) im Schwin-gungssystem (Schwingantrieb gekoppelt mit Probe)einstellen. Hinweise hierzu knnen aus 1 entnom-men werden.3.2.2 Maschin

28、ennenngreDie Definition der Maschinennenngre sollte berein-stimmen mit der grten im Wechselbereich einstellbarenmaximalen Amplitude der Prfkraft. Im Regelfall ent-spricht diese Nenngre dem grten ber alle Bean-spruchungsbereiche (Wechsel- und Schwellbereich)einstellbaren maximalen Scheitelwert der Pr

29、fkraft(Hchstkraft).Seite 3DIN EN ISO 7500-1 Beiblatt 3 : 1999-11Bild 1: Vom Schwingantrieb ansteuerbare Prfgren, die obere Grenzen des Steuerbereichs(Einstellbereichs) kennzeichnen3.2.3 Arten der Steuerung (Einstellarten)Es ist notwendig, die Schwingbeanspruchung nach vorge-gebener Beanspruchungs-Ze

30、it-Funktion (BZF) einzustel-len. Die Zeitabhngigkeit der Beanspruchung hngt vomdurchzufhrenden Prfverfahren ab und stellt an dieSteuerung der Beanspruchungseinrichtung unterschiedli-che prftechnische Anforderungen, die sich hinsichtlichder Einstellart wie folgt staffeln:a) Zeitablauf beim Einstufenv

31、ersuchDie Beanspruchung der Probe wird nach einem Zeit-ablauf eingestellt, der periodisch ist und an zwei defi-nierten Beanspruchungsgrenzen umkehrt, die wh-rend der Versuchsdauer konstant gehalten werden.Neben dem Whlerversuch zhlt hierzu der LCF-Ver-such (Kurzzeitschwingfestigkeitsversuch).b) Zeit

32、ablauf beim Programmversuch(Mehrstufenversuch)Die Beanspruchung der Probe wird nach einem Zeit-ablauf eingestellt, der periodisch ist und an stufen-weise zu durchfahrenden Beanspruchungsgrenzenumkehrt, die whrend einer den Stufenumfang bestim-menden Anzahl von Schwingspielen konstant gehal-ten werde

33、n. Der bergang von Beanspruchungsstufezu Beanspruchungsstufe erfolgt programmgesteuert.Die Prffrequenzen knnen stufenweise verndertwerden.c) Zeitablauf beim ResonanzverweiltestDie Beanspruchung der Probe erfolgt nach einemZeitablauf, der periodisch ist und dessen Frequenzstufenweise oder gleitend be

34、r einen vorgegebenenPrffrequenzbereich durchfahren werden kann (Gleit-sinus).d) Zeitablauf beim RandomversuchDie Beanspruchung der Probe erfolgt nach einemZeitablauf, der zufllig schwankend ist und nach stati-stischen Kenngren (Parametern) eines Zufallspro-zesses generiert wird (z. B. Unregelmigkeit

35、sfaktor,Effektivwert, (RMS-Wert), Scheitelfaktor (Crest-Faktor),Korrelationsfunktion, spektrale Leistungsdichte (PSD).Die betreffenden statistischen Kenngren sollten ent-weder whrend der Versuchsdauer konstant gehalten(z. B. Randomversuch nach einfachem Gau-Proze)oder nach bestimmten Zeitspannen ver

36、ndert werden(z. B. Randomversuch nach Verbundverteilungsdichteaus mehreren Gau-Prozessen).e) Zeitablauf beim Randomversuch mit Anpassung andie Betriebsbedingungen (z. B. Einzelflugversuch)Die Beanspruchung der Probe sollte einem Zeitablauffolgen knnen, der eine Kombination aus periodischerund zuflli

37、g schwankender Beanspruchung nach b)und d) darstellt und gleichzeitig aufzubringen ist. Dieberlagerung der hufig umgebungsbedingten Zufalls-lasten mit einer Folge von Einzellasten vorwiegendaus dem Arbeitsproze erfolgt programmgesteuert.f) Zeitablauf beim Betriebslastenversuch(Nachfahrversuch)Die Be

38、anspruchung der Probe sollte einem Zeitablauffolgen knnen, der die wirkliche zufllig schwankendeBetriebsbeanspruchung reprsentiert.g) Zeitablauf beim Bruchmechanik-Versuch(z. B. Neuber-Versuch)Die Beanspruchung der Probe sollte einem Zeitablauffolgen knnen, der sich aus dem Schwingfestigkeits-versuc

39、h ergibt. So knnen z. B. die Beanspruchungs-grenzen oder Umkehrpunkte nach aus dem Versuchzu ermittelnden Kenngren rechnergefhrt verndertwerden, etwa um die bruchmechanische Dauerfestig-keit“ K0bei Riausbreitungsuntersuchungen oder daszyklische Spannungs-Dehnungs-Verhalten des Kerb-grunds im LCF-Ver

40、such (Kurzzeitschwingfestigkeits-versuch) nach Neuber zu bestimmen.ANMERKUNG: Die Beanspruchungseinrichtungbraucht nicht der Anforderung zu gengen, dasich alle in a) bis g) genannten Arten der Steue-rung verwirklichen lassen. Es ist vielmehr vomBetreiber anzugeben, welche der aufgezhltenZeitablufe e

41、instellbar sein sollen. Die Signalein-gabe fr den Zeitablauf nach a) bis e) erfolgt durchzeitabhngige Vorgabe einer Fhrungsgre. DieSignaleingabe fr den Zeitablauf nach g) erfolgtdurch prozegefhrte Signalverarbeitung.Seite 4DIN EN ISO 7500-1 Beiblatt 3 : 1999-113.2.4 Prfsignaleingabe (Sollwerteinstel

42、ler)Die geforderten Prfgren Kraft, Moment, Verformung,Frequenz werden am Gert zur Signaleingabe (Sollwert-einsteller) eingestellt, das stufenweise einen Festwert(Sollwert), z. B. die Beanspruchungsgrenzen beim Einstu-fenversuch, oder eine stetige Fhrungsgre, z. B. denZeitablauf der Beanspruchung bei

43、m Betriebslastenver-such, erzeugt. Fr die Frequenzeinstellung an Resonanz-maschinengiltdieAnmerkungzu3.2.1.FrdieSignal-eingabe lassen sich folgende Arten der elektrischenSollwertvorgabe (Signalgeneratoren) vorsehen:a) Funktionsgenerator (z. B. fr Steuerart nach a) und b)von 3.2.3)b) Rauschgenerator

44、(z. B. fr Steuerart nach d) von 3.2.3)c) Wiedergabegert (z. B. fr Steuerart nach f) von 3.2.3)d) Prozerechner (z. B. fr Steuerart nach a) bis g) von3.2.3)3.2.5 Antriebsarten3.2.5.1 AllgemeinesDie Erzeugung einer Schwingbeanspruchung kann durchEinstellen eines Hubes wegabhngig oder durch Vorgabeeiner

45、 erregenden Kraft auch kraftabhngig erfolgen.3.2.5.2 ZwanglaufantriebDie Prfkraft wird vorwiegend durch elastische Verfor-mung der Probe ber einen breiten Frequenzbereicherzeugt.3.2.5.3 ResonanzantriebDie Prfkraft wird im abgestimmten Masse-Feder-Systemerzeugt durch Amplitudenvervielfachung der Erre

46、gerkraftim schmalen Frequenzbereich der Resonanz.3.2.6 Arten der LeistungsbertragungDurch den Antrieb der Schwingprfmaschine wird die zurErzeugung einer Schwingbeanspruchung in der Probeerforderliche Leistung aufgebracht.Nach Art des Energietrgers wird unterschieden nach:a) mechanischerb) hydraulisc

47、herc) servohydraulischerd) servopneumatischere) elektromagnetischerLeistungsbertragung.ANMERKUNG: Der Zusatz servo“ weist darauf hin, dader Schwingantrieb in den geschlossenen Wirkungs-ablauf einer durch Betriebsart gekennzeichnetenRegelung (siehe 3.2.3) einbezogen ist. Hierzu dienteine Pumpen- und/

48、oder Ventilregelung, erstere zurVerbesserung des Anlagenwirkungsgrads, letztere zurOptimierung des bertragungsverhaltens. Hinweisehierzu knnen 1 entnommen werden.3.3 Prftechnische Anforderungen an dieBeanspruchungseinrichtung3.3.1 AllgemeinesDie Prfgren Kraft, Moment, Verformung, Frequenz soll-ten i

49、nnerhalb des nach 3.2.1 gekennzeichneten Steuerbe-reichs und in der Steuerart, die den in 3.2.3 genanntenBeanspruchungs-Zeit-Funktionen entspricht, mit mg-lichst geringer Einstellabweichung auf die Probe aufge-bracht werden.Unter Einstellabweichung ist die Differenz zwischen derauf die Probe wirkend