Handbuch Für Experimentelle Spannungsanalyse

ISBN-13: 9783642486609 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 888 str.

Christof Rohrbach

Opis

Grundsatzliche Ausfuhrungen uber Spannungen und Dehnungen und ihre Messung. Das Messen von Eigenspannungen, die Modelltechnik und die Analogietechnik. Bekannte Verfahren, wie Reilack, mechanische und optische Messung, Spannungsoptik, Moire, Rasterverfahren, Holographie, Speckleverfahren, Rontgenverfahren, Fluidik und alle elektrischen Verfahren, insbesondere auch Dehnungsmestreifen. Auch weniger eingefuhrte Methoden, z.B. thermische und magnetische Verfahren sowie Ultraschallverfahren, finden Berucksichtigung. Auerdem Hilfsverfahren und Hilfsmittel, wie Vielstellenmessung, Signalleitungen, Anpasser, Ausgeber, digitale Bildverarbeitung, Versuchstechnik und Kalibrierung. Ein Uberblick uber das Verhalten von Bauteilen und Konstruktionen unter Spannungen und Verformungen erganzt das Werk.

Spis treści

A Spannungen, Dehnungen und Verschiebungen.- A 1 Formelzeichen.- A 2 Spannungsbegriff und tensorielle Darstellung.- A 2.1 Von der Kraft abgeleitete Größen.- A 2.2 Spannungen als Tensorkomponenten.- A 2.3 Gleichgewicht im Spannungsfeld.- A 2.4 Orthogonaltransformationen.- A 2.5 Culmann-Mohrsches Kreisdiagramm.- A 2.6 Elementare Lastfälle.- A 3 Begriff und Aufnahme von Verformungen.- A 3.1 Vom Weg abgeleitete Größen.- A 3.2 Maßtensoren für endliche Verformungen.- A 3.3 Stetigkeit eines Verzerrungsfeldes.- A 3.4 Grundbegriffe der Aufnahme.- A 3.5 Dehnungen aus Messungen mit Aufnehmerbüscheln (Rosetten).- A 3.5.1 Bestimmen eines Zustands allein.- A 3.5.2 Bestimmen eines Zustands samt Richtung.- A 3.5.3 Graphisches Verfahren.- A 3.6 Dehnungen aus Messungen mit Aufnehmerbündeln (dreidimensionale Anordnungen).- A 4 Zusammenhänge zwischen Dehnungen und Spannungen.- A 4.1 Hauptmerkmale der Materialstruktur.- A 4.2 Materialgesetzlichkeit der Vorgänge.- A 4.3 Lokale Wirkung.- A 4.3.1 Das De-Saint-Venantsche Prinzip.- A 4.3.2 Nollsches Prinzip.- A 4.4 Vorgeschichtliche Wirkung.- A 4.4.1 Grundsätzliches.- A 4.4.2 Elementare Modelle.- A 4.4.3 Zusammengesetzte Modelle.- A 4.4.4 Besonderheiten.- A 4.5 Isotrope Thermoelastizität.- A 4.5.1 Materialisotropie.- A 4.5.2 Dranggesetz bei endlichen Verformungen.- A 4.5.3 Linearisiertes Dranggesetz.- A 4.6 Einige Anwendungen.- A 4.6.1 Ebene Zustände und Lévyscher Lehrsatz.- A 4.6.2 Messungen mittels eines Dehnungsmeßstreifenpaares.- A 4.6.3 Spannungen aus Dehnungsmessungen an freier Oberfläche.- A 4.6.4 Kombinierte Culmann-Mohrsche Kreisdiagramme.- A 4.6.5 Erschließen dreidimensionaler Zustände.- B Auswahl von Verfahren der experimentellen Spannungsanalyse.- B 1 Allgemeines.- B 2 Problemanalyse.- B 3 Auswahl des Verfahrens nach seinen allgemeinen Merkmalen.- B 4 Auswahl des Verfahrens im Hinblick auf besondere Meßbedingungen.- B 5 Prüfen der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.- C Allgemeine Verfahren.- C 1 Messen von Spannungen und Dehnungen mit Aufnehmern.- C 1.1 Formelzeichen.- C 1.2 Allgemeines.- C 1.3 Messen von Spannungen.- C 1.3.1 Messen von Spannungen auf der Oberfläche.- C 1.3.1.1 Ermittlung von Spannungen aus Dehnungen.- C 1.3.1.2 Ausgeführte Spannungsaufnehmer.- C 1.3.2 Messen von Spannungen im Inneren.- C 1.3.2.1 Ermittlung von Spannungen aus Dehnungen.- C 1.3.2.2 Dimensionierung von Spannungsaufnehmern.- C 1.3.2.3 Ausgeführte Spannungsaufnehmer.- C 1.3.3 Mögliche Fehlerquellen.- C 1.3.3.1 Fehler durch ungeeignete geometrische und elastische Dimensionierung.- C 1.3.3.2 Fehler durch zu kleine oder zu große Meßflächen.- C 1.3.3.3 Fehler durch Querempfindlichkeit.- C 1.4 Messen von Dehnungen.- C 1.4.1 Messen von Dehnungen auf der Oberfläche.- C 1.4.1.1 Dehnungsabgriff.- C 1.4.1.2 Sonderverfahren.- C 1.4.1.3 Ausgeführte Dehnungsaufnehmer.- C 1.4.2 Messen von Dehnungen im Inneren.- C 1.4.2.1 Ermittlung von Dehnungen aus Spannungen.- C 1.4.2.2 Dimensionierung von Dehnungsaufnehmern.- C 1.4.2.3 Ausgeführte Dehnungsaufnehmer.- C 1.4.3 Mögliche Fehlerquellen.- C 1.4.3.1 Fehler bei nicht homogener Dehnung.- C 1.4.3.2 Fehler durch gekrümmte Flächen des Bauteiles.- C 1.4.3.3 Fehler durch Rückwirkung des Aufnehmers auf das Bauteil.- C 1.4.3.4 Fehler durch zu kleine Meßlänge.- C 1.4.3.5 Fehler durch zu große Meßlänge.- C 1.4.3.6 Fehler durch Querempfindlichkeit des Dehnungsaufnehmers.- C 1.4.3.7 Fehler durch mechanische Resonanzen.- C 1.4.3.8 Fehler durch Temperaturdehnungen des Bauteiles.- C 2 Messen von Eigenspannungen.- C 2.0 Formelzeichen.- C 2.1 Einleitung.- C 2.2 Eigenspannungen.- C 2.2.1 Entstehung von Eigenspannungen.- C 2.2.2 Besonderheiten.- C 2.2.3 Bewertung.- C 2.3 Meßverfahren.- C 2.3.1 Mechanisch-elektrische Verfahren.- C 2.3.1.1 Zerlegeverfahren, Biegepfeilverfahren.- C 2.3.1.2 Ausbohr- und Abdrehverfahren.- C 2.3.1.3 Bohrlochverfahren.- C 2.3.1.4 Ringkernverfahren.- C 2.3.2 Zerstörungsfreie Verfahren.- C 2.3.2.1 Röntgenverfahren (s. Abschnitt D 4).- C 2.3.2.2 Ultraschall- und magnetische Verfahren.- C 2.3.2.2.1 Ultraschallverfahren.- C 2.3.2.2.2 Magnetische Verfahren.- C 2.3.2.3 Zusammenfassende Beurteilung.- C 3 Analyse von Spannungen, Dehnungen und Verformungen mittels Modellen.- C 3.1 Formelzeichen.- C 3.2 Allgemeines.- C 3.3 Theorie der Ähnlichkeit.- C 3.3.1 Physikalische Ähnlichkeit.- C 3.3.1.1 Grundmaßstäbe.- C 3.3.1.2 Stoffwertmaßstäbe und Mehrstoffparametergesetz.- C 3.3.1.3 Abgeleitete Ähnlichkeitsmaßstäbe und Maßstabsregel.- C 3.3.2 Modellgesetze.- C 3.3.2.1 Herleitung von Modellgesetzen mittels physikalischer Gleichung.- C 3.3.2.2 Herleitung von Modellgesetzen mittels Dimensionsanalyse (Buckinghamsches Theorem).- C 3.3.3 Strenge Ähnlichkeit.- C 3.3.4 Erweiterte Ähnlichkeit.- C 3.3.5 Angenäherte Ähnlichkeit.- C 3.3.6 Das De-Saint-Venantsche Prinzip.- C 3.4 Modellgesetze der Statik starrer Körper.- C 3.5 Modellgesetze der Elastizitätstheorie.- C 3.5.1 Modellgesetze der Elastizitätstheorie bei strenger Ähnlichkeit.- C 3.5.2 Modellgesetze der Elastizitätstheorie bei angenäherter Ähnlichkeit.- C 3.5.2.1 Dehnungsübertreibung.- C 3.5.2.2 Beschränkte geometrische Ähnlichkeit in nichtinteressierenden Achsrichtungen.- C 3.5.2.3 Gewichtsübertreibung bei Eigengewichtsproblemen.- C 3.5.2.4 Initiale Modellunähnlichkeit und indirekte Modellspannungsanalyse.- C 3.5.3 Modellgesetze bei nichtlinearen Spannungs-Dehnungs-Zuständen.- C 3.5.3.1 Berührungsprobleme (Hertzsche Pressung).- C 3.5.3.2 Stabilitätsprobleme.- C 3.5.3.3 Große Formänderungen und nichtlineares Elastizitätsgesetz.- C 3.5.3.4 Elastoplastischer und plastischer Modellversuch und Modellbruchversuch.- C 3.6 Modellgesetze der Thermoelastizität.- C 3.6.1 Erweitertes Hookesches Gesetz der Thermoelastizität.- C 3.6.2 Modellgesetze der Thermoelastizität bei strenger Ähnlichkeit.- C 3.6.3 Modellgesetze der Thermoelastizität bei erweiterter Ähnlichkeit.- C 3.7 Modellgesetze dynamischer Vorgänge.- C 3.7.1 Allgemeines dynamisches Ähnlichkeitsgesetz.- C 3.7.2 Elastisch-dynamisches Ähnlichkeitsgesetz.- C 3.7.2.1 Schwingungen.- C 3.7.2.2 Wellen und Stoßprobleme.- C 3.7.3 Dynamische Ähnlichkeitsgesetze bei SchwerkrafteinfluB.- C 3.7.4 Dynamisches Ähnlichkeitsgesetz bei Reibungskräften newtonscher Flüssigkeiten.- C 3.8 Übertragungsfehler.- C 3.8.1 Überblick.- C 3.8.2 Versuchstechnische Fehler.- C 3.8.3 Maßstabsfehler.- C 3.8.3.1 Abweichungen vom Längen-, Formänderungs- und Kräftemaßstab.- C 3.8.3.2 Abweichungen vom Poissonschen Modellgesetz.- C 3.9 Modellwerkstoffe.- C 3.9.1 Allgemeine Eigenschaften von Modellwerkstoffen.- C 3.9.2 Eigenschaften wichtiger Modellwerkstoffe.- C 3.9.2.1 Kunststoffe.- C 3.9.2.2 Metalle.- C 3.9.2.3 Mineralische Werkstoffe.- C 3.9.2.4 Sonstige Modellwerkstoffe.- C 4 Rechenverfahren.- C 4.1 Formelzeichen.- C 4.2 Rechnung und Experiment.- C 4.3 Mathematische Modelle der Kontinuumsmechanik.- C 4.4 Analytische Verfahren.- C 4.4.1 Lösung des Randwertproblems der linearen Elastostatik.- C 4.4.2 Lösung des Variationsproblems der linearen Elastostatik.- C 4.4.3 Anwendung analytischer Lösungen.- C 4.5 Numerische Verfahren.- C 4.5.1 Methode der finiten Differenzen (FDM).- C 4.5.2 Fehlerabgleichverfahren.- C 4.5.3 Methode der finiten Elemente (FEM).- C 4.5.4 Randintegralmethode (BIM).- D Besondere Verfahren.- D 1 Mechanische, mechanisch-optische und geometrisch-optische Verfahren.- D 1.1 Einleitung.- D 1.2 Reißlackverfahren.- D 1.2.1 Formelzeichen.- D 1.2.2 Allgemeines.- D 1.2.3 Physikalisches Prinzip.- D 1.2.3.1 Grundsätzliche Wirkungsweise.- D 1.2.3.2 Qualitative Analyse.- D 1.2.3.3 Quantitative Analyse.- D 1.2.4 Meßeinrichtungen und Handhabung.- D 1.2.4.1 Maybach-Verfahren.- D 1.2.4.2 Stresscoat-Verfahren.- D 1.2.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 1.3 Mechanische und mechanisch-optische Dehnungsmesser.- D 1.3.1 Formelzeichen.- D 1.3.2 Allgemeines.- D 1.3.3 Physikalisches Prinzip.- D 1.3.3.1 Übersicht.- D 1.3.3.2 Dehnungsabgriff.- D 1.3.3.3 Übersetzung.- D 1.3.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 1.3.4.1 Allgemeines.- D 1.3.4.2 Dehnungsmesser ohne Übersetzung.- D 1.3.4.2.1 Allgemeiner Aufbau.- D 1.3.4.2.2 Setzdehnungsmesser.- D 1.3.4.2.3 Dehnungsmesser mit Meßböckchen.- D 1.3.4.2.4 Ritzdehnungsschreiber.- D 1.3.4.3 Dehnungsmesser mit mechanischer Übersetzung.- D 1.3.4.3.1 Allgemeines.- D 1.3.4.3.2 Dehnungsmesser zum Aufspannen.- D 1.3.4.3.3 Setzdehnungsmesser.- D 1.3.4.4 Dehnungsmesser mit mechanisch-optischer Übersetzung.- D 1.3.4.4.1 Allgemeiner Aufbau.- D 1.3.4.4.2 Dehnungsmesser mit Fernrohrablesung.- D 1.3.4.4.3 Dehnungsmesser mit Lichtzeigerablesung.- D 1.3.4.4.4 Autokollimationsdehnungsmesser.- D 1.3.4.5 Temperatureinflüsse und deren Kompensation.- D 1.3.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 1.3.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2 Optische Flächenverfahren.- D 2.1 Allgemeines und Überblick.- D 2.1.1 Formelzeichen.- D 2.1.2 Allgemeines.- D 2.1.3 Physik des Lichtes.- D 2.1.3.1 Grundlagen.- D 2.1.3.2 Wichtige Eigenschaften des Lichtes.- D 2.1.3.3 Definitionen und Begriffe.- D 2.1.4 Meßeinrichtungen.- D 2.1.5 Zusammenfassende Beschreibung.- D 2.2 Spannungsoptische Modellverfahren.- D 2.2.1 Formelzeichen.- D 2.2.2 Allgemeines.- D 2.2.3 Begriffe aus der Mechanik.- D 2.2.4 Spannungsoptische Grundlagen.- D 2.2.4.1 Isochromaten und Isoklinen.- D 2.2.4.2 Wirkung von Scheiben mit definierter Doppelbrechung.- D 2.2.4.3 Modell im zirkular polarisierten Licht.- D 2.2.4.4 Bedeutung der Interferenzlinien beim Streulichtverfahren.- D 2.2.4.5 Physikalische Grundlagen des Fixierens von Spannungen und Deformationen.- D 2.2.4.6 Methoden zur Bestimmung von Bruchteilen der Isochromatenordnung.- D 2.2.4.7 Schiefe Durchstrahlung.- D 2 2 4 8 Immersionsflüssigkeiten.- D 2.2.5 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.2.5.1 Geräte.- D 2.2.5.2 Modellmaterial.- D 2.2.5.3 Modellherstellung und Zerlegen in Schnitte.- D 2.2.5.4 Auswertung.- D 2.2.6 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 2.3 Spannungsoptisches Oberflächenschichtverfahren.- D 2.3.1 Formelzeichen.- D 2.3.2 Allgemeines.- D 2.3.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.3.3.1 Übertragung der Bauteildehnungen.- D 2.3.3.2 Trennung der Hauptdehnungen voneinander.- D 2.3.3.2.1 Zur Verfahrensauswahl.- D 2.3.3.2.2 Schiefe Durchstrahlung der Meßschicht.- D 2.3.3.2.3 Streifenschichten.- D 2.3.3.2.4 Kombinierte Verfahren.- D 2.3.3.2.5 Bohrlochverfahren.- D 2.3.3.3 Verfahrensbedingte Einflüsse auf das Meßergebnis.- D 2.3.3.3.1 Versteifungs- und Dickeneffekt.- D 2.3.3.3.2 Differenz der Querdehnungszahlen.- D 2.3.3.3.3 Temperatureinfluß.- D 2.3.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.3.4.1 Arbeits- und Prüfliste.- D 2.3.4.2 Schichtmaterial und Schichtherstellung.- D 2.3.4.3 Applikation und Versuchsplanung.- D 2.3.4.4 Kalibrierung der Meßschicht.- D 2.3.4.5 Messung der Schichtdicke.- D 2.3.4.6 Beobachtungs- und Meßeinrichtungen.- D 2.3.4.6.1 Grundbauarten.- D 2.3.4.6.2 Beleuchtungs- und Registriereinrichtungen.- D 2.3.5 Kennzeichnende Anwendungen.- D 2.3.5.1 Statisch belastete „äußere“ Meßflächen.- D 2.3.5.2 Dynamisch belastete „äußere“ Meßflächen.- D 2.3.5.3 „Innere“ Meßflächen.- D 2.3.5.4 Eigenspannungsanalyse.- D 2.3.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.4 Rasterverfahren.- D 2.4.1 Formelzeichen.- D 2.4.2 Allgemeines.- D 2.4.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.4.3.1 Der Rastereffekt.- D 2.4.3.2 Intensitätsverteilungen.- D 2.4.4 Rasterverfahren und ihre Möglichkeiten.- D 2.4.4.1 Oberflächenrasterprinzip.- D 2.4.4.1.1 Verschiebungsmessung.- D 2.4.4.1.2 Dehnungsmessung.- D 2.4.4.2 Projektions- und Schattenrasterprinzip (Konturmessung).- D 2.4.4.3 Reflexionsrasterprinzip.- D 2.4.4.3.1 Neigungsmessung.- D 2.4.4.3.2 Krümmungsmessung.- D 2.4.5 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.4.5.1 Aufbau rastertechnischer Meßeinrichtungen.- D 2.4.5.2 Raster.- D 2.4.5.3 Lichtquellen.- D 2.4.5.4 Sonstige gerätetechnische Aspekte.- D 2.4.6 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 2.4.7 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.5 Moiréverfahren.- D 2.5.1 Formelzeichen.- D 2.5.2 Allgemeines.- D 2.5.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.5.3.1 Der Moiréeffekt.- D 2.5.3.2 Intensitätsverteilungen.- D 2.5.3.3 Geometrische Beziehungen zwischen Rasterlinien und Moiréstreifen.- D 2.5.4 Moiréverfahren und ihre Möglichkeiten.- D 2.5.4.1 Oberflächenmoiréprinzip.- D 2.5.4.1.1 Verschiebungsmessung.- D 2.5.4.1.2 Dehnungsmessung.- D 2.5.4.2 Projektions- und Schattenmoiréprinzip (Konturmessung).- D 2.5.4.3 Reflexionsmoiréprinzip.- D 2.5.4.3.1 Neigungsmessung.- D 2.5.4.3.2 Krümmungsmessung.- D 2.5.5 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.5.6 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 2.5.7 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.6 Auflichtholographie.- D 2.6.1 Formelzeichen.- D 2.6.2 Allgemeines.- D 2.6.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.6.3.1 Grundsätzliche Wirkungsweise.- D 2.6.3.2 Grundsätzliches zur Auswertung.- D 2.6.3.3 Holographische Verfahren.- D 2.6.3.3.1 Doppelbelichtungsverfahren.- D 2.6.3.3.2 Time-Average-Verfahren.- D 2.6.3.3.3 Real-Time-Verfahren.- D 2.6.3.3.4 Spiegelnde Oberflächen.- D 2.6.3.3.5 Stufenhologramm.- D 2.6.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.6.4.1 Einrichtung zur Hologrammaufnahme.- D 2.6.4.2 Einrichtung und Rekonstruktion.- D 2.6.4.3 Vorbereitung des Prüfobjekts, Modellherstellung.- D 2.6.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 2.6.5.1 Statische Verschiebungen.- D 2.6.5.2 Schwingende Verschiebungen.- D 2.6.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.7 Durchlichtholographie.- D 2.7.1 Formelzeichen.- D 2.7.2 Allgemeines.- D 2.7.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.7.3.1 Grundbeziehungen der Holographie.- D 2.7.3.2 Holographische Spannungsoptik.- D 2.7.3.3 Holographisch-interferometrische Spannungsoptik.- D 2.7.3.3.1 Doppelbelichtungsverfahren.- D 2.7.3.3.2 Bestimmung der Hauptspannungen in ausgezeichneten Richtungen (1-Modell-Verfahren).- D 2.7.3.3.3 Bestimmung der Interferenzlinien nullter Ordnung.- D 2.7.3.3.4 Weitere Verfahren.- D 2.7.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.7.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.8 Speckle-Verfahren.- D 2.8.1 Formelzeichen.- D 2.8.2 Allgemeines.- D 2.8.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.8.3.1 Der Speckle-Effekt.- D 2.8.3.2 Theoretische Grundlagen.- D 2.8.3.2.1 Kreuzkorrelation der Intensitätsfunktionen.- D 2.8.3.2.2 Speckle-Verschiebung.- D 2.8.3.2.3 Youngsche Interferenzstreifen.- D 2.8.3.2.4 Verschiebungsmessung.- D 2.8.3.2.5 Specklegrammauswertung.- D 2.8.3.2.6 Darstellung von Dehnungen und Spannungen.- D 2.8.4 Speckle-Aufnahmeverfahren.- D 2.8.4.1 Zweistrahlverfahren (Speckle-Interferometrie).- D 2.8.4.2 Einstrahlverfahren (Speckle-Photographie).- D 2.8.4.3 Doppel- und Multiaperturverfahren (Speckle-Photographie nach Duffy).- D 2.8.4.4 Speckle-Shearing-Verfahren (Interferometrie).- D 2.8.4.5 Elektronische Verfahren.- D 2.8.5 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.8.5.1 Speckle-Aufnahmeanordnung.- D 2.8.5.2 Mechanisch-optischer Aufbau zur Specklegrammauswertung.- D 2.8.5.3 Rechnersystem.- D 2.8.5.4 Experimentelle Hilfsmittel.- D 2.8.6 Anwendungsbeispiele.- D 2.8.7 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.9 Schattenoptisches Kaustikverfahren.- D 2.9.1 Formelzeichen.- D 2.9.2 Allgemeines.- D 2.9.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.9.3.1 Modellbetrachtungen zur schattenoptischen Abbildung.- D 2.9.3.2 Kaustiken infolge von Spannungskonzentrationen.- D 2.9.3.3 Quantitative Beschreibung.- D 2.9.3.4 Abbildungsgleichungen und Kaustiken für typische Beispiele.- D 2.9.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.9.4.1 Beleuchtung.- D 2.9.4.2 Registrierung der Schattenbilder.- D 2.9.4.3 Maßstabsfaktor bei nichtparallelem Strahlengang.- D 2.9.4.4 Praktische Hinweise.- D 2.9.4.5 Modellmaterialien und Herstellung der Proben.- D 2.9.4.6 Einfluß plastischer Effekte.- D 2.9.4.7 Einfluß des Spannungszustands.- D 2.9.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 2.9.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 2.10 Photogrammetrie.- D 2.10.1 Zusammenstellung der Formelzeichen.- D 2.10.2 Allgemeines.- D 2.10.3 Physikalisches Prinzip.- D 2.10.3.1 Das photogrammetrische Strahlenbündel (Zentralprojektion).- D 2.10.3.2 Abweichungen vom mathematischen Modell der Zentralprojektion.- D 2.10.3.3 Objektrekonstruktion durch Bündeltriangulation.- D 2.10.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 2.10.4.1 Kalibrierung der Aufnahmekammer.- D 2.10.4.2 Meßkammer, Nicht-Meßkammer, Teil-Meßkammer.- D 2.10.4.3 Aufnahmeanordnung.- D 2.10.4.4 Photogrammetrische Auswertegeräte.- D 2.10.4.5 Genauigkeit der photogrammetrischen Objektkonstruktion.- D 2.10.5 Anwendungsbeispiel.- D 2.10.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 3 Optische Einzelstellenverfahren.- D 3.1 Allgemeines.- D 3.2 Interferenzoptische Verfahren.- D 3.2.1 Meßprinzip.- D 3.2.2 Beugung an einem Gitter.- D 3.2.3 Beugung an Unregelmäßigkeiten (Speckle).- D 3.2.4 Beugung an einem Punktpaar.- D 3.3 Geometrisch-optische Verfahren.- D 3.3.1 Meßprinzip.- D 3.3.2 Verfolgung von Schwarzweißkanten.- D 3.3.3 Verfolgung gesteuerter Punktlichtquellen.- D 3.3.4 Verfolgung von Gittern.- D 3.3.5 Verfolgung beliebiger Muster mit TV-Kameras.- D 4 Röntgenographisches Verfahren.- D 4.1 Formelzeichen.- D 4.2 Allgemeines.- D 4.2.1 Einleitende Bemerkungen.- D 4.2.2 Festlegungen zu den verwendeten Eigenspannungsbegriffen.- D 4.3 Physikalisches Prinzip.- D 4.3.1 Erzeugung von Röntgenstrahlen.- D 4.3.2 Wechselwirkung zwischen Röntgenstrahlung und kristallinen Festkörpern.- D 4.3.3 Ermittlung von Gitterdehnungen.- D 4.3.4 Elastizitätstheoretische Gesichtspunkte.- D 4.3.5 Die Grundgleichungen der röntgenographischen Spannungsermittlung.- D 4.3.6 Ermittlung von Mikroeigenspannungen.- D 4.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 4.4.1 Meßeinrichtungen.- D 4.4.2 Hinweise zur zweckmäßigen Durchführung röntgenographischer Eigenspannungsmessungen.- D 4.5 Röntgenographische Elastizitätskonstanten (REK).- D 4.6 Einfluß von Gradienten und Texturen.- D 4.7 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 4.8 Zusammenfassende Beurteilung.- D 5 Fluidische Verfahren.- D 5.1 Formelzeichen.- D 5.2 Übersicht.- D 5.3 Fluidische Dehnungsaufnehmer.- D 5.3.1 Allgemeines.- D 5.3.2 Physikalisches Prinzip.- D 5.3.3 Dehnungsaufnehmer mit Meßdüsen.- D 5.3.3.1 Übersicht.- D 5.3.3.2 Dehnungsaufnehmer mit Meßspitzen.- D 5.3.3.3 Dehnungsaufnehmer mit Meßböckchen.- D 5.3.3.4 Dehnungsaufnehmer für das Innere.- D 5.3.3.5 Brückenschaltungen für Aufnehmer mit kritisch durchströmten Meßdüsen.- D 5.3.4 Dehnungsaufnehmer mit Laminarwiderstand.- D 5.3.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 5.3.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 5.4 Fluidische Spannungsaufnehmer.- D 5.4.1 Allgemeines.- D 5.4.2 Physikalisches Prinzip.- D 5.4.3 Meßeinrichtung und ihre Handhabung.- D 5.4.4 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 5.4.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6 Elektrische Verfahren.- D 6.1 Einleitung.- D 6.1.1 Übersicht.- D 6.1.2 Physikalisches Prinzip.- D 6.1.3 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.2 Kontakt- und Potentiometeraufnehmer.- D 6.2.1 Allgemeines.- D 6.2.2 Physikalisches Prinzip.- D 6.2.3 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.2.4 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.3 Dehnungsmeßstreifen mit metallischem Meßgitter.- D 6.3.1 Formelzeichen.- D 6.3.2 Allgemeines.- D 6.3.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.3.3.1 Piezoresistiver Effekt.- D 6.3.3.2 Dehnungsübertragung.- D 6.3.3.3 Dehnungsmeßstreifen als Meßelement.- D 6.3.4 Technische Ausführungen und ihre Handhabung.- D 6.3.4.1 Dehnungsmeßstreifen für mittlere Temperaturen.- D 6.3.4.1.1 Aufbau.- D 6.3.4.1.2 Applikation.- D 6.3.4.1.3 Eigenschaften.- D 6.3.4.2 Dehnungsmeßstreifen für höhere Temperaturen.- D 6.3.4.2.1 Freigitter-DehnungsmeBstreifen.- D 6.3.4.2.2 Gekapselte DehnungsmeBstreifen.- D 6.3.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 6.3.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.4 Dehnungsmeßstreifen mit Halbleitermeßgitter.- D 6.4.1 Allgemeines.- D 6.4.2 Physikalisches Prinzip.- D 6.4.3 Praktische Ausführungen und ihre Handhabung.- D 6.4.4 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 6.4.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.5 Ermüdungsmeßstreifen.- D 6.5.1 Allgemeines.- D 6.5.2 Physikalisches Prinzip.- D 6.5.3 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.5.4 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 6.5.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.6 Rißlängenmeßstreifen.- D 6.6.1 Allgemeines.- D 6.6.2 Physikalisches Prinzip.- D 6.6.3 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.6.4 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.7 Spannungs- und Dehnungsaufnehmer mit Dehnungsmeßstreifen.- D 6.7.1 Formelzeichen.- D 6.7.2 Allgemeines.- D 6.7.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.7.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.7.4.1 Spannungsaufnehmer.- D 6.7.4.2 Dehnungsaufnehmer für die Oberfläche von Bauteilen.- D 6.7.4.3 Dehnungsaufnehmer für das Innere von Bauteilen.- D 6.7.4.4 Rißaufweitungsaufnehmer.- D 6.7.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.8 Dehnungsaufnehmer mit Feldplatten.- D 6.8.1 Allgemeines.- D 6.8.2 Physikalisches Prinzip.- D 6.8.3 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.8.4 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.9 Induktive Dehnungsaufnehmer.- D 6.9.1 Formelzeichen.- D 6.9.2 Allgemeines.- D 6.9.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.9.3.1 Allgemeines.- D 6.9.3.2 Aufnehmer mit veränderlichem Luftspalt.- D 6.9.3.3 Aufnehmer mit Tauchanker.- D 6.9.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.9.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.10 Transformatoraufnehmer.- D 6.10.1 Formelzeichen.- D 6.10.2 Allgemeines.- D 6.10.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.10.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.11 Kapazitive Aufnehmer.- D 6.11.1 Formelzeichen.- D 6.11.2 Allgemeines.- D 6.11.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.11.3.1 Grundlagen.- D 6.11.3.2 Aufnehmer mit veränderlichem Elektrodenabstand.- D 6.11.3.3 Aufnehmer mit veränderlicher Elektrodenfläche.- D 6.11.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.11.4.1 Aufnehmer mit veränderlichem Elektrodenabstand.- D 6.11.4.2 Aufnehmer mit veränderlicher Elektrodenfläche.- D 6.11.4.3 Meßkabel und Anpasser.- D 6.11.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.12 Piezoelektrische Aufnehmer.- D 6.12.1 Formelzeichen.- D 6.12.2 Allgemeines.- D 6.12.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.12.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.12.4.1 Piezoelektrische Werkstoffe.- D 6.12.4.2 Aufnehmer.- D 6.12.4.3 Anpasser.- D 6.12.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 6.13 Vibrationsaufnehmer mit schwingender Saite.- D 6.13.1 Formelzeichen.- D 6.13.2 Allgemeines.- D 6.13.3 Physikalisches Prinzip.- D 6.13.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 6.13.4.1 Spannungsaufnehmer.- D 6.13.4.2 Dehnungsaufnehmer.- D 6.13.4.3 Meßgeräte.- D 6.13.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 7 Sonstige Verfahren.- D 7.1 Spannungsmessung mit Folien.- D 7.1.1 Allgemeines.- D 7.1.2 Physikalisches Prinzip.- D 7.1.2.1 Optische Verfahren.- D 7.1.2.2 Elektrische Verfahren.- D 7.1.3 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 7.1.3.1 Subjektive Beurteilung.- D 7.1.3.2 Druckzuordnung mittels Farbtabelle und Kalibrierstreifen.- D 7.1.3.3 Äquidensitenverfahren.- D 7.1.3.4 Messung mit Punktlichtdensitometern.- D 7.1.3.5 Messung mit Bildanalysesystemen.- D 7.1.3.5.1 Erforderlicher Systemaufbau.- D 7.1.3.5.2 Bildbeleuchtung und Bildkorrektur.- D 7.1.3.5.3 Handhabung.- D 7.1.4 Kennzeichnende Anwendungen.- D 7.1.4.1 Verspannte Kontaktflächen.- D 7.1.4.2 Unverspannte Kontaktflächen.- D 7.1.5 Zusammenfassende Beurteilung.- D 7.2 Spannungsmessung mit Ultraschall.- D 7.2.1 Formelzeichen.- D 7.2.2 Allgemeines.- D 7.2.3 Physikalisches Prinzip.- D 7.2.3.1 Spannungsmessung.- D 7.2.3.1.1 Einachsiger Spannungszustand.- D 7.2.3.1.2 Mehrachsige Spannungszustände.- D 7.2.3.1.3 Oberflächenspannungen.- D 7.2.3.2 Bestimmung der Hauptspannungsrichtungen.- D 7.2.3.3 Bestimmung der elastischen Konstanten.- D 7.2.3.4 Trennung von Textur- bzw. Gefüge- und Spannungseffekten durch Dispersionsmessung.- D 7.2.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 7.2.4.1 Meßplatz.- D 7.2.4.2 Ultraschallprüfköpfe.- D 7.2.4.3 Ultraschalltomographie.- D 7.2.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele.- D 7.2.5.1 Schweißeigenspannungen.- D 7.2.5.2 Eigenspannungen in der Umgebung eines Ermüdungsrisses.- D 7.2.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 7.3 Spannungsmessung mit magnetischen Effekten.- D 7.3.1 Formelzeichen.- D 7.3.2 Allgemeines.- D 7.3.3 Physikalisches Prinzip.- D 7.3.3.1 Grundlagen.- D 7.3.3.2 Meßgrößen — Informationsinhalte.- D 7.3.3.2.1 Magnetisches Barkhausen-Rauschen M (H).- D 7.3.3.2.2 Akustisches Barkhausen-Rauschen A (H).- D 7.3.3.2.3 Überlagerungspermeabilität ?? (H).- D 7.3.3.2.4 Dynamische Magnetostriktion.- D 7.3.3.3 Trennung von Gefüge- und Spannungseinflüssen.- D 7.3.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 7.3.5 Kennzeichnende Anwendungsbeispiele und allgemeine Vorgehensweise.- D 7.3.6 Zusammenfassende Beurteilung.- D 7.4 Thermoelastische Spannungsmessung.- D 7.4.1 Formelzeichen.- D 7.4.2 Allgemeines.- D 7.4.3 Physikalisches Prinzip.- D 7.4.4 Meßeinrichtungen und ihre Handhabung.- D 7.4.4.1 Funktion.- D 7.4.4.2 Darstellung und Speicherung der Resultate.- D 7.4.4.3 Vorbereiten der Probenoberfläche und Kalibrieren der Meßeinrichtung.- D 7.4.4.4 Meßeinrichtung.- D 7.4.5 Anwendungsbeispiele.- D 7.4.5.1 Ermüdung eines Schweißpunktes.- D 7.4.5.2 Vernietung von Hautplatte und Versteifungsrippen.- D 7.4.5.3 Hauptausführung einer großen Knotenverbindung für ein Off-shore-Gerüst.- D 7.4.5.4 Modell eines Untergestells für Schiffsradarantennen.- D 7.4.6 Zusammenfassende Beurteilung.- E Hilfsverfahren und Hilfsmittel.- E 1 Messen an sich bewegenden Meßobjekten.- E 1.1 Allgemeines.- E 1.2 Wirkungsweise der wichtigsten Meßverfahren.- E 1.2.1 Bewegte Meßeinrichtung.- E 1.2.2 Teilweise bewegte Meßeinrichtung mit bewegtem Speicher und ortsfestem Ausgeber.- E 1.2.3 Teilweise bewegte Meßeinrichtung mit feststehendem Speicher bzw. Ausgeber.- E 1.3 Technisch wichtige Meßeinrichtungen.- E 1.3.1 Allgemeine Hinweise.- E 1.3.2 Teilweise bewegte Meßeinrichtungen mit bewegtem Speicher und ortsfestem Ausgeber.- E 1.3.3 Teilweise bewegte Meßeinrichtungen mit ortsfestem Speicher bzw. Ausgeber und ortsgebundener Signalübertragung.- E 1.3.4 Teilweise bewegte Meßeinrichtungen mit ortsfestem Speicher bzw. Ausgeber und nichtortsgebundener Signalübertragung.- E 1.3.4.1 Signalübertragung mit niederfrequenten magnetischen Feldern.- E 1.3.4.2 Induktive Energieversorgung.- E 1.3.4.3 Magnetisch geschaltete Batterie.- E 1.3.4.4 Signalübertragung mit niederfrequenten elektrischen Feldern.- E 1.3.4.5 Signalübertragung mit hochfrequenten elektrischen oder magnetischen Feldern.- E 1.3.4.6 Übertragung mit Funkwellen.- E 1.3.4.7 Übertragung mit Infrarotlicht.- E 1.3.4.8 Übertragung mit Ultraschall.- E 1.3.4.9 Modulationsverfahren.- E 1.3.4.10 Multiplexverfahren.- E 1.3.4.11 Geräte.- E 2 Vielstellenmeßtechnik.- E 2.1 Formelzeichen.- E 2.2 Allgemeines.- E 2.3 Anschluß mehrerer einkanaliger Geräte an einen Rechner.- E 2.4 Vielstellenmeßgeräte für langsam veränderliche Meßgrößen.- E 2.4.1 Aufbau.- E 2.4.2 Schaltungsprinzipien.- E 2.4.3 Meßstellenumschalter.- E 2.4.4 Nullpunktunterdrückung.- E 2.5 Vielstellenmeßgeräte für schnell veränderliche Meßgrößen.- E 2.5.1 Aufbau.- E 2.5.2 Vielstellenmessung mit PCM-Magnetbandgerät.- E 2.5.3 Prozeßrechner mit schnellem Analogmultiplexer.- E 2.5.4 Vielkanaltransientrecorder.- E 3 Anpasser.- E 3.1 Formelzeichen.- E 3.2 Allgemeines.- E 3.3 Zwischenschaltungen.- E 3.3.1 Anschlußschaltungen für Vollbrücken.- E 3.3.2 Fünfleiter- und Sechsleitertechnik.- E 3.3.3 Anschlußschaltungen für Halbbrücken.- E 3.3.4 Anschlußschaltungen für Einzeldehnungsmeßstreifen.- E 3.3.4.1 Linearitäts- und Empfindlichkeitsmeßfehler bei Dehnungsmessungen mit Einzeldehnungsmeßstreifen.- E 3.3.5 Anschlußschaltungen für induktive, kapazitive und piezoelektrische Aufnehmer.- E 3.4 Meßverstärker.- E 3.4.1 Meßverstärkerprinzipien.- E 3.4.2 Grenzen der Auflösung in der DMS-Meßtechnik.- E 3.4.3 Meßverstärker — Schaltungsdetails.- E 3.4.3.1 Verstärkerprinzipschaltungen.- E 3.4.3.2 Brückenspeisespannungserzeugung.- E 3.4.3.3 Schaltungen zur Kennlinienlinearisierung.- E 3.4.3.4 Phasenabhängige Gleichrichtung.- E 3.5 Analog-Digital-Umsetzer.- E 3.6 Meßketten mit digitaler Signalverarbeitung.- E 4 Ausgeber.- E 4.1 Allgemeines.- E 4.2 Anzeigegeräte.- E 4.2.1 Analoge Anzeigegeräte.- E 4.2.1.1 Geräte mit Kreisbogenskale.- E 4.2.1.2 Geräte mit gerader Skale.- E 4.2.1.3 Oszilloskope.- E 4.2.2 Digitale Anzeigegeräte.- E 4.2.2.1 Anzeige von Einzelzeichen.- E 4.2.2.2 Bildschirmanzeige.- E 4.3 Registriergeräte.- E 4.3.1 Kurvenzeichnende Registriergeräte.- E 4.3.2 Drucker.- E 4.3.3 Magnetbandgeräte.- E 5 Digitale Bildverarbeitung.- E 5.1 Allgemeines.- E 5.2 Prinzip der digitalen Bildverarbeitung.- E 5.3 Methoden der digitalen Bildverarbeitung.- E 5.3.1 Bildaufbereitung.- E 5.3.2 Bildsegmentierung.- E 5.3.3 Bildbeschreibung, Merkmalsextraktion.- E 5.3.4 Bildauswertung, Objektklassifizierung.- E 5.4 Geräte.- E 5.4.1 Bildgeber.- E 5.4.2 Digitaler Bildspeicher.- E 5.4.3 Datenverarbeitung.- E 5.4.3.1 Hardware.- E 5.4.3.2 Software.- E 5.4.4 Ausgabe.- E 5.4.5 Bedienung.- E 5.5 Anwendungsbeispiele der digitalen Bildverarbeitung in der experimentellen Spannungsanalyse.- E 5.5.1 Moiréverfahren.- E 5.5.2 Speckle-Verfahren.- E 5.5.3 Spannungsoptisches Modellverfahren.- E 5.5.4 Auflichtholographie.- E 6 Versuchstechnik und Meßwertverarbeitung.- E 6.1 Allgemeines.- E 6.2 Versuchsort.- E 6.2.1 Labor.- E 6.2.2 Halle.- E 6.2.3 Meßwagen.- E 6.2.4 Freigelände.- E 6.2.5 Betriebsort.- E 6.2.6 Umweltsimulation, Klimakammern.- E 6.3 Erzeugen von Belastungs- und Umgebungsbedingungen.- E 6.3.1 Einspannen der Prüflinge.- E 6.3.2 Lagerung der Teststruktur.- E 6.3.3 Lasteinleitungen.- E 6.3.3.1 Beeinflussung durch Lasteinleitungen.- E 6.3.3.2 Typische Lasteinleitungen.- E 6.3.3.3 Lasteinleitungssysteme.- E 6.3.4 Erzeugen der Belastungen.- E 6.3.4.1 Erzeugen von Kraftgrößen (Kräfte, Momente, Drücke).- E 6.3.4.2 Erzeugen von Bewegungsgrößen (Wege, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Winkel usw).- E 6.3.4.3 Erzeugen sonstiger Größen.- E 6.3.5 Versuchssteuerung.- E 6.3.6 Sicherheitsgesichtspunkte.- E 6.4 Messen von Belastungen und Umweltbedingungen.- E 6.5 Auswerten der Meßdaten.- E 6.5.1 Allgemeines.- E 6.5.2 Auswerten von Messungen mit größeren Datenmengen.- E 6.6 Integriertes Versuchssystem; Strategien der experimentellen Spannungsanalyse.- E 6.6.1 Zusammenschalten der Geräte und Anlagen.- E 6.6.2 Vereinigung der Meßdatenerfassung, Auswertung und Versuchssteuerung.- E 6.6.3 Festlegen der Meßstellen, Strategie der experimentellen Spannungsanalyse.- E 6.6.4 Belastungsfolgen, Erfassungszeiträume.- E 7 Kalibrieren von Spannungs- und Dehnungsmeßeinrichtungen.- E 7.1 Allgemeines.- E 7.2 Kalibrieren von Spannungsmeßeinrichtungen.- E 7.3 Kalibrieren von Dehnungsmeßeinrichtungen.- E 7.3.1 Kalibrieren mit Wegen.- E 7.3.1.1 Prinzip.- E 7.3.1.2 Statisches Kalibrieren.- E 7.3.1.3 Dynamisches Kalibrieren.- E 7.3.2 Kalibrieren mit Dehnungen.- E 7.3.2.1 Prinzip.- E 7.3.2.2 Kalibrieren mit Vorgabe der Kraft.- E 7.3.2.2.1 Statisches Kalibrieren.- E 7.3.2.2.2 Dynamisches Kalibrieren.- E 7.3.2.3 Kalibrieren mit Vorgabe der Auslenkung.- E 7.3.2.3.1 Statisches Kalibrieren.- E 7.3.2.3.2 Dynamisches Kalibrieren.- F Werkstoffe, Bauteile und Konstruktionen unter Spannungen und Verformungen.- F 1 Verhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Konstruktionen.- F 1.1 Formelzeichen.- F 1.2 Allgemeines.- F 1.3 Mechanische Kenngrößen der Werkstoffe.- F 1.4 Versagen von Bauteilen und Konstruktionen.- F 1.4.1 Werkstoffbedingtes Versagen.- F 1.4.2 Stabilitätsbedingtes Versagen.- F 1.4.3 Verformungsbedingtes Versagen.- F 1.5 Eigenschaften von Werkstoffen.- F 1.5.1 Mechanische Eigenschaften von Metallen.- F 1.5.2 Mechanische Eigenschaften von mineralischen Stoffen.- F 1.5.3 Mechanische Eigenschaften von organischen Stoffen.- F 1.5.4 Mechanische Eigenschaften von Verbundstoffen.- F 2 Beispiele für die Beurteilung von Bauteilen und Konstruktionen aus Stahl.- F 2.1 Formelzeichen.- F 2.2 Grundsätzlicher Aufbau von Bauteilfließkurven.- F 2.3 Fließverhalten spezieller Proben.- F 2.4 Fließverhalten von Bauteilen.- F 2.5 Bewertung von Spannungen.- F 2.6 Betriebsverhalten von Bauteilen.- F 2.7 Zusammenfassende Beurteilung.- G Schrifttum.- H Sachwortverzeichnis.