Experimentelle Methoden der Mechanik

Im Rahmen dieser Veranstaltung haben Studierende die Möglichkeit an Versuchen im Labor des Fachbereichs Werkstoffmechanik teilzunehmen und diese auch selbst durchzuführen. Den Studierenden sollen hierbei die Grundzüge der mechanischen Werkstoffprüfung nähergebracht sowie der Auswertung von versuchstechnisch ermittelten Daten vermittelt werden.

An Hourglas-Proben sollen zunächst die Grundlagen im Umgang mit Prüfmaschinen demonstriert werden. An mehreren Zugversuchen mit Stahlproben sollen Herausforderungen und Lösungsmöglichkeiten der Materialprüfungen demonstriert und die Auswertung von Versuchsergebnissen geübt werden.

Für die Berücksichtigung elastisch-plastischen Materialverhaltens von Strukturen unter zyklischer Belastung werden zyklisch stabilisierte Spannungs-Dehnungs-Kurven verwendet. Die Werkstoffkennwerte der Spannungs-Dehnungs-Kurve können dabei entweder experimentell ermittelt oder mathematisch über Schätzverfahren bestimmt werden.

Für eine gute Abschätzung der Spannungs-Dehnungs-Kurve müssen mehrere Versuchsergebnisse vorliegen. Dies kann entweder durch die Verwendung mehrerer Proben oder die Anwendung des Incremental Step Tests an einer einzigen Probe realisiert werden.

Optische Verformungsfeldmessungen

Mit Hilfe optischer Verformungsfeldmessungen kann durch Messungen mit mehreren Kameras aus verschiedenen Perspektiven Auskunft über die Verformungen der Bauteiloberfläche gegeben werden. So kann ein Zusammenhang zwischen aufgebrachter Belastung und Verformung aufgestellt werden. Zudem können kritische Bauteilstellen optisch bestimmt werden.

Innerhalb des Kurses wird die Bestimmung von Wöhlerlinien durch Schwingfestigkeitsversuche mit einer Resonanzprüfmaschine geübt, demonstriert und ausgewertet. Die dabei entstandenen Ergebnisse werden mit den gängigen Richtlinien aus dem Bauingenieurwesen und dem Maschinenbau verglichen.

Bauteile erfahren in der Praxis nicht nur statische, sondern auch zyklische Belastungen. Die dabei entstehenden Verformungen können während der Belastungszeit mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen ausgegeben und bewertet werden. So können z.B. Spannungsüberhöhungen an Kerben gemessen werden.