Biegeprüfvorrichtung für lange Balken (ASTM D7249)

Modell Nr. WTF-LF (Aluminium und Edelstahl)

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Abb. 1: Standard-Biegevorrichtung für lange Balken (Drei- und Vier-Punkt-Belastung) mit vollständig einstellbaren Spannweiten, eingravierten Skalenmarkierungen, maximaler Stützweite von 24 Zoll, maximaler Belastungsweite von 12 Zoll, Belastungs- und Stützplatten aus gehärtetem Stahl von 3 Zoll x 1 Zoll.

Diese Prüfmethode wurde erstmals 1957 als ASTM D7249 für die Prüfung von Sandwichplatten genormt (Referenz 1). Sie ist jedoch auch für die Biegeprüfung jeder anderen Art von Probekörpern geeignet, z. B. für massive Laminate nach ASTM D790, ASTM D6272 und ASTM D7264. (Referenzen 2, 3, 4). Die Standard-Biegevorrichtung für lange Balken kann auch für Proben mit anderen praktischen Maximallängen und -breiten angepasst werden.

Nach ASTM D7249 ist entweder eine Einzelbeanspruchung (in der Mitte der Spannweite) oder eine Zweipunktbeanspruchung (wie in Abb. 1 dargestellt) zulässig. Diese werden üblicherweise als Dreipunkt- bzw. Vierpunkt-Biegung bezeichnet. Die Vorrichtung kann in beiden Konfigurationen verwendet werden, wobei ein Belastungskopf entfernt und der verbleibende auf dem Belastungsbalken zentriert wird, um eine Dreipunktbelastung durchzuführen.

Bei der Verwendung wird die Halterung sowohl oben als auch unten an der Prüfmaschine befestigt. Kundenspezifische Adapter können für jede Art von Anschluss für eine bestimmte Prüfmaschine angefertigt werden, sind aber nicht im Lieferumfang der Vorrichtung enthalten.

Eine weitere Option ist das Hinzufügen von Ausrichtstangen und Linearlagern zur Standardvorrichtung, wie in Abb. 2 gezeigt. Dadurch wird die gegenseitige Ausrichtung der Vorrichtungshälften unabhängig von der Ausrichtung der Prüfmaschine beibehalten. Die untere Befestigung entfällt, die Vorrichtung ruht zwanglos auf dem Sockel der Prüfmaschine.

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Abb. 2: Standard-Langträger-Biegevorrichtung mit zusätzlichen Ausrichtstangen und Linearführungen.

Um das Gesamtgewicht der Vorrichtung angemessen zu halten, sind die Lade- und Stützbalken sowie die Lade- und Stützköpfe aus hochfestem Aluminium (6061-T6) und nicht aus Stahl gefertigt. Das Gesamtgewicht der Vorrichtung beträgt ca. 40 lb. Die in Abb. 2 gezeigten optionalen Ausrichtstangen und -lager erhöhen das Gewicht um 15 lb.

Die Wyoming-Vorrichtung enthält schwenkbare Abflachungen, wie in Abb. 1 und 2 dargestellt. Eine Nahaufnahme einer schwenkbaren Fläche ist in Abb. 3 zu sehen. Die ASTM D7249 erlaubt auch die Verwendung von zylindrischen Belastungs- und Auflagerpunkten. So können diese Schwenkflächen leicht entfernt und die Probe direkt auf den gehärteten Zapfen mit einem Durchmesser von 0,50 Zoll belastet/gestützt werden, falls gewünscht.

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Abb. 3: Nahaufnahme der schwenkbaren Fläche am Beladekopf.

Darüber hinaus ist eine breite Palette an weiterem Zubehör für die Beladung und Auflagekonfiguration erhältlich, darunter breitere und schmalere Beladungsflächen, Beladungszylinder mit verschiedenen Durchmessern und Probenzentrieranschläge.

Ausrichtstangen und Linearlager können auch bei kürzeren Spannweiten von Biegevorrichtungen verwendet werden, wie in Abb. 4 gezeigt.

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Abb. 4: Spezielle 10"-Last- und Stützspannvorrichtung mit Führungsstangen und Schwenkflächen.

Abbildung 5 zeigt eine spezielle, mit Schrauben verstellbare Langbalken-Biegevorrichtung, die sowohl für Drei- als auch für Vier-Punkt-Belastung ausgelegt ist. Mit Hilfe der Schraubenverstellung bewegen sich beide Probenauflagen gemeinsam ein und aus, so dass sie relativ zum Belastungskopf bzw. zu den Belastungsköpfen zentriert bleiben. Das Gleiche gilt für die Vier-Punkt-Belastungsköpfe. Der Aufbau für die Vierpunktbelastung ist in Abb. 5 dargestellt.

Die gleiche Vorrichtung ist in Abb. 6 zu sehen, jetzt für die Dreipunktbelastung konfiguriert. Der Belastungsbalken wurde auf den Kopf gestellt, um die Vier-Punkt-Belastungsköpfe aus dem Weg zu bekommen. Der Adapter wurde durch den Dreipunkt-Belastungskopf ersetzt, wobei der Adapter nun auf der anderen Seite des Balkens montiert ist.

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Abb. 5: Schraubenverstellbare Langträger-Biegevorrichtung in der Vier-Punkt-Belastungskonfiguration

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Abb. 6: Schraubenverstellbare Langträger-Biegevorrichtung in der Konfiguration mit Dreipunktbelastung

Eine spezielle Langbalken-Biegevorrichtung, die speziell für die Ermüdungsbeanspruchung mit umgekehrten Zyklen entwickelt wurde, ist in Abb. 7 dargestellt. Die Probe wird zwischen den Belastungs- und Auflagepunkten eingespannt, so dass eine umgekehrte Belastung möglich ist. Diese Klemmen drehen sich in Lagern, während sich die Probe durchbiegt. Sowohl die Belastungs- als auch die Auflagerspannweiten sind einstellbar, und es können sowohl Drei- als auch Vierpunktbelastungen aufgebracht werden.

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Abb. 7: Spezieller Langbalken-Biegeversuch mit umgekehrter Zyklusdauer

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Abb. 8: ASTM D7774, Ermüdung bei umgekehrtem Zyklus, Biegevorrichtung für lange Träger

ODarüber hinaus sind spezielle Konfigurationen von Sandwichplatten-, Kurz- und Langträger- und Massivlaminat-Biegeprüfvorrichtungen erhältlich.

Quellen für zusätzliche Informationen:

1) ASTM Standard C7249-20 (2020), "Facesheet Properties of Sandwich Constructions by Long Beam Flexure", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania.

2) ASTM Standard D790-10 (2010), "Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials" (Biegeeigenschaften von unverstärkten und verstärkten Kunststoffen und elektrischen Isoliermaterialien), American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (Erstausgabe 1970).

3) ASTM Standard D6272-10 (2010), "Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials by Four-Point Bending" (Biegeeigenschaften von unverstärkten und verstärkten Kunststoffen und elektrischen Isoliermaterialien durch Vier-Punkt-Biegung), American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (erstmals 1998 veröffentlicht).

 4) ASTM Standard D7264-07 (2007), "Flexural Properties of Polymer Matrix Composite Materials", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (Erstausgabe 2006).