Ultraschall-Laufzeitmessungen an 53 und 27 mm langen Bolzen aus dem Automobilbereich werden vorgestellt, um die axialen Spannungen in den Bolzen ohne zusätzliche Vergleichsmessungen im ungespannten Zustand bestimmen zu können. Fünf Testbolzen mit Durchmessern von 13 und 16 mm wurden in eine Materialprüfmaschine eingespannt, um sie Zugkräften zwischen 200 und 800 MPa auszusetzen. Wandler mit Frequenzen von 15 und 5 MHz wurden an einer Stirnfläche in Kontakttechnik angebracht, um Longitudinal- und Transversalwellen in axialer Richtung durch die Bolzen senden und empfangen zu können. Die mit einem digitalen Ultraschallsystem gemessenen Echosignale wurden benutzt, um daraus die exakten Laufzeiten mit der Methode der Kreuzkorrelation aus 256 Einzelmessungen zu ermitteln. Mit einem Lasersensor wurde die mechanische Ausdehnung der Bolzen gemessen. Die dargestellten Ergebnisse zeigen die mit der Spannungszunahme ansteigende Bolzenlänge und die proportional zur Spannung anwachsenden Laufzeiten. Aufgrund unterschiedlicher Anfangslängen treten Abweichungen in den Ergebnissen auf, die dadurch aufgefangen werden, dass das Verhältnis der Laufzeit der Transversalwelle zur Laufzeit der Longitudinalwelle über der Spannungszunahme aufgetragen wird. Aus den Messergebnissen werden die akustoelastischen Koeffizienten der Testbolzen anhand der am Anfang des Beitrages erwähnten Formeln bestimmt. Die Abschätzung der Bolzenlänge mit der Finite Elemente Methode (FEM) unter der Annahme, dass nur axiale Spannungen herrschen, ist beim langen Bolzen angemessen; beim kurzen Bolzen sind bei den FEM-Berechnungen Scherspannungen am Bolzenkopf nicht mehr zu vernachlässigen. (Brekow, G.)
Acoustoelastic axial stress measurement of short bolts with longitudinal and transverse waves
Axiale akustoelastische Spannungsmessungen an kurzen Bolzen mit longitudinalen und transversalen Wellen
1999
7 Seiten, 11 Bilder, 2 Tabellen, 3 Quellen
Conference paper
English
Experimental Demonstration of a Tunable Acoustoelastic System
British Library Conference Proceedings | 2018
|Control of Internal Mechanical Stress in Rails Using the Acoustoelastic Effect
Springer Verlag | 2022
|Monitoring of the stress free temperature in rails using the acoustoelastic effect
Tema Archive | 2008
|Acoustoelastic Interaction in Combustion Chambers: Modeling and Experiments
Online Contents | 2008
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