Zwei-Schienen-Scherprüfvorrichtung (ASTM D4255)

Modell Nr. WTF-2R (Edelstahl)

Zwei-Schienen-Scherprüfvorrichtung_0

Abb. 1: Teilweise montierte Vorrichtung, mit eingesetzter Probe, aber separat dargestellter Probeneinbauvorrichtung (oben)

Die Zwei-Schienen-Schertestmethode und die dazugehörige Vorrichtung sind in der ASTM-Norm D4255 (Referenz 1) als Methode A beschrieben. Sie wurde 1983 in die ASTM-Norm aufgenommen. Die Probe ist 6 Zoll lang und 3 Zoll breit und hat eine beliebige Dicke. Die ASTM-Norm empfiehlt eine Dicke zwischen 0,05 und 0,13 Zoll. Ist die Probe zu dünn, verbiegt sie sich. Ist die Probe zu dick, rutscht sie in den Klemmen. Drei Bolzen in jeder Schiene gehen durch die Probe, was sechs Durchgangslöcher in der Probe erfordert.

Sechs große Löcher in der Montagevorrichtung (oben auf dem Foto in Abb. 1 zu sehen) bieten Platz für die Befestigungselemente, die jedes Paar Seitenschienen an den Prüfling klemmen.

Die Probeneinspannflächen der Seitenschienen sind mit Wolframkarbidpartikeln beschichtet. Ein Abstandshalter (in Abb. 1 direkt unter der Montagevorrichtung dargestellt) dient dazu, den richtigen Abstand zwischen den Schienenhälften während der Endmontage einzuhalten. Dieser Abstandshalter wird dann vor der Prüfung entfernt.

Die Endanschlüsse der Vorrichtung sind glatte Standard-Außengewindebolzen mit einem Durchmesser von 1,25 Zoll und einer Querbohrung für den Haltestift mit einem Durchmesser von 0,50 Zoll (Instron Typ Dm Anschlüsse), zur direkten Verbindung mit der Traverse und dem Sockel der Prüfmaschine oder mit optionalen Adaptern. Die montierte Vorrichtung wird dann unter Spannung gesetzt.

Diese Prüfmethode ist zwar immer noch eine ASTM-Norm, war aber nie sehr beliebt. Der Probekörper ist relativ groß, wie auf dem Foto in Abb. 2 zu sehen ist, das die tatsächlichen Iosipescu-, Kurzstab- und Zwei-Schienen-Scherproben zeigt. Es wird mehr Material pro Probe verbraucht, und es entstehen zusätzliche Kosten durch die Notwendigkeit, sechs Löcher in die Probe zu bohren, um die Seitenschienen zu befestigen.

Zwei-Schienen-Scherprüfung fixture_1

FAbb. 2: Vergleiche der Probengrößen für vier Scherprüfmethoden: 

a)  ±45º Zugscherung (ASTM D3518)

b) Iosipescu-Scherung (ASTM D5379)

c) Kurze Balkenschere (ASTM D2344)

d) Zwei-Schienen-Scherung (ASTM D4255)   

Um diese Unzulänglichkeiten zu beseitigen, wurde die ASTM D7078, die  V-gekerbte Schienenschere Testmethode, wurde als Alternative entwickelt. Die Zwei-Schienen-Scherprüfvorrichtung ist jedoch weiterhin von Wyoming Test Fixtures, Inc. erhältlich, falls sie für eine bestimmte Anwendung benötigt wird.

Quellen für zusätzliche Informationen:
1) ASTM-Standard D 4255-01 (neu genehmigt 2007), "Guide for Testing In-Plane Shear Properties of Composite Laminates", American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania (erstmals veröffentlicht 1983).

2) D.F. Adams und E.Q. Lewis, "Current Status of Composite Material Shear Test Methods," SAMPE Journal, Vol. 31, No. 1, January/ February 1995, pp. 32-41.

3) A.K. Hussain und D.F. Adams, "The Wyoming-Modified Two-Rail Shear Test Fixture for Composite Materials, Journal of Composites Technology and Research, Vol. 21, No. 4, October 1999, pp. 215-223.

4) D.F. Adams und E.Q. Lewis, "Experimental Assessment of Four Composite Material Shear Test Methods," Journal of Testing and Evaluation, Vol. 25, No. 2, March 1997, pp. 182-189.