Aufbau und Inbetriebnahme eines Split-Hopkinson Pressure Bar Versuchsstandes

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist es einen Versuchsstand für die Untersuchung von Werkstoffeigenschaften unter dynamischen Belastungen, die den Belastungen eines Werkstoffes während der Zerspanung entsprechen, auszulegen und aufzubauen. Anhand einer Literaturrecherche wurden unterschiedliche Verfahren zur dynamischen Werkstoffprüfung betrachtet und anhand dieser der Split-Hopkinson Pressure Bar ausgewählt. Es standen Komponenten einer alten Anlage zur Verfügung, diese wurden gesichtet und teilweise für den Gebrauch in der neuen Anlage überarbeitet und gewartet. Die Lagerung und die benötigten Bars (Striker, Incident Bar und Transmission Bar) für die Anlage wurden unter Beachtung des Stands der Technik neu gefertigt. Die Anlage wurde anschließend aufgebaut, dabei wurde im Besonderen auf die richtige Positionierung und Ausrichtung der Komponenten zueinander geachtet, da dies ein kritischer Punkt für den Erhalt korrekter Versuchsergebnisse ist. Es wird eine Methode zur axialen Ausrichtung der Bars aufgezeigt, die die korrekte axiale Ausrichtung mithilfe der Bars selbst ermöglicht. Es wurde weiters ein Geschwindigkeitsmesssystem zur Detektion der Impact Geschwindigkeit des Striker Bars ausgelegt und gebaut. Ergebnis dieser Arbeit ist ein Split-Hopkinson Pressure Bar Versuchstand dem Stand der Technik entsprechend, der nach Implementierung eines Messsystems für die Aufzeichnung der Dehnungen in den Bars einsatzbereit für Materialversuche ist. Durch die Wiederverwendung von Komponenten einer alten Anlage konnten zudem die Kosten für die Anlage reduziert werden.

The aim of this thesis is to create a test stand for dynamic material characterization under loading conditions like the conditions of machining and high-speed cutting. After researches the chosen system is a Split-Hopkinson Pressure Bar. Some components of an old system could be reused. Therefore, these components must be refurbished and optimized to fit in the new system. The Bars used in a Split-Hopkinson Pressure Bar (Striker, Incident Bar and Transmission Bar) and the needed support System with air-bearings were designed and manufactured. The result of this work is a fully built-up test stand. One aim during the built process was the correct positioning and alignment of the Bars. The last part was to design and manufacture a new system to detect the correct striker velocity. The built system is ready to use after the implementation of a measurement system to detect the strain gage signals.