Abstract
Residual stresses in mechanical components can result in both detrimental but also beneficial effects on the strength and lifetime of the components. The most detailed knowledge of the residual stress state is of advantage or a pre-requisite for the assessment of the component performance. The mechanical methods for residual stress measurement are divided into the groups of non-destructive and destructive methods. Two commonly used mechanical methods for determination of residual stresses are the hole drilling method (HDM) and the ring core method (RCM) which can be regarded as semi-destructive. This investigation will experimentally determine the calibration functions for residual stress measurements of the HDM and RCM. These functions are used for RS analyses using the differential method. With a four point bending testing machine a defined stress can be triggered between the middle bearings. The strain in this area can be measured with strain gauges, so the stress is well-known. In this defined loading area, the strains in two load cases with HDM configuration and RCM configuration were measured using strain gauge rosettes. With these measured strains and the actually known stresses, the specific calibration functions can be calculated and were presented together with the numerical functions.
Kurzfassung
Eigenspannungen in mechanischen Komponenten können sowohl schädliche als auch positive Auswirkungen auf die Festigkeit und Lebensdauer haben. Die genaue Erkenntnis über den Zustand der Eigenspannungen in einem Bauteil ist von Vorteil, um die Betriebsfestigkeit eines Bauteils abzuschätzen. Die mechanischen Eigenspannungsermittlungsmethoden können in zerstörungsfreie und zerstörende Methoden aufgeteilt werden. Zwei sehr häufig eingesetzte Verfahren zur Ermittlung von Eigenspannungen sind die Bohrlochmethode (hole drilling method – HDM) und die Ringkernmethode (ring core method – RCM), sie zählen zu den teilzerstörenden Prüfmethoden. In diesem Beitrag werden die Kalibrierfunktionen für die HDM und RCM experimentell bestimmt. Diese Kalibrierfunktionen werden für die Eigenspannungsanalyse nach der Differentialmethode benötigt. Mit einer Vierpunktbiegevorrichtung kann zwischen den mittleren Lagern eine definierte Spannung eingestellt werden. Die Dehnungen in diesem Bereich können mit Dehnungsmessstreifen gemessen werden, wodurch der Spannungszustand in diesem Bereich bekannt ist. In diesem definierten Belastungsbereich wurden die Dehnungen mit einer HDM und RCM typischen Konfiguration bei zwei Laststufen gemessen. Mit diesen gemessenen Dehnungen und den bekannten Spannungen konnten die spezifischen Kalibrierfunktionen berechnet werden. Im Folgenden sind Sie zusammen mit numerisch berechneten Funktionen dargestellt.
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