Spannungsoptik - Tiedemann und Betz

Spannungen leichtsichtbar machenSpannungsoptik

SpannungsoptikGeräte zur Prüfung von Spannungen in BauteilenIn der Spannungsoptik wird durch die Verwendung von polarisiertem Licht dieSpannungsverteilung in lichtdurchlässigen Körpern sichtbar.Tiedemann LieferprogrammPolarisationsoptiken reicht vonverschiedenen Polarisations-rungsfolien über Gerätetypenquellen und Filtergrößen. Wirpolariskope, Polariskope fürSchrittmotor getriebenezu zahlreichen Modellen undbeispielweise zurvervielfachung an.Das umfangreicheauf dem Gebiet derPolarisationsfolien mitgraden und Verzögemitverschiedenen LichtbietenReflexions-Overheadprojektoren,Polarisationsfilter bis hinSpezialgerätenIsochromaten-PET-Flaschenrohlingeohne und mit FehlerKalibriervorrichtungen zur Bestimmung der spannungsoptischen Konstantenund des E-Moduls des Modellmaterials, Belastungsrahmen und Ringkraftmesser(Dynamometer) runden das Lieferprogramm zur Standardausstattung einesspannungsoptischen Labors ab.Einige dieser Geräte sind unten im Detail dargestelltEinsatzgebieteDurch die heute verfügbaren modernen Rechenverfahren, beispielsweise derFinite-Elemente-Methode, werden Spannungsberechnungen heute vorwiegendam Computer durchgeführt. Dennoch eignet sich die Spannungsoptikvortrefflich, in Modellen komplizierte Spannungszustände zu verstehen und zuanalysieren.Darüber hinaus befinden sich die Spannungsoptische Geräte von Tiedemannheute vielfach in der Qualitätssicherung bei Klebstoff-, Kunststoff undGlasherstellern sowie deren Kunden, um Eigenspannungen zu erkennen. Siekönnen mit einem Blick in das Polariskop prüfen, ob ihre Windschutz- oderScheinwerferscheiben, Glasgefäße spannungsfrei sind oder einen spezifischenSpannungszustand erreicht haben. In der Dentaltechnik wird beispielsweise dieWirkung des Füllungsmaterials auf die Spannungen in Zähnen untersucht unddamit gleichzeitig die Klebekraft festgestellt.Spannungsaufbau durch die Aushärtung von Kompositmaterial in der idealisiertenZahnkavität (Dissertation Kristin Klinger, 2004)1

Nicht wegzudenken ist die Spannungsoptik im Schulunterricht und in deruniversitären Ingenieurausbildung für Festigkeits- und Konstruktionslehre, daes praktisch die einzige Möglichkeit ist Spannungsverläufe sichtbar zu machen.Dazu werden durchsichtige Modelle aus doppelbrechendem Material, die derpraktischen Anwendung entsprechen, einfach in das Polariskop gestellt undbelastet. Die Spannungsverteilung im Modell stimmt mit derjenigen im realenBauteil überein.Das FunktionsprinzipDie Spannungsoptik ermittelt Spannungen auf polarisationsoptischem Weg anModellen oder Bauteilen aus durchsichtigen Kunststoffen. Das zu untersuchendeund belastete Objekt wird zwischen gekreuzten Polarisationsfiltern aufgestellt.Als Folge erscheinen im durchfallenden Licht durch Doppelbrechung zweiSysteme von Linien. Die „Isochomaten“ (Linien gleicher Farbe) sind ein Maß fürdie Hauptspannungsdifferenz. Die schwarzen Linien nennt man „Isoklinen“. Siehängen von der Richtung der Spannung ab.Ein solches Isochromatenbild mit „linear polarisiertem Licht“ kann man auchohne die oft störenden Isoklinen erhalten, wenn „zirkular polarisierte Licht“verwendet wird. Dazu wird im Strahlengang des Polariskops in geeigneter Weisezusätzlich je eine Viertelwellenlängenplatte vor und hinter dem Modell platziert.Kranhaken im linearpolarisiertem weißem LichtKranhaken im zirkularpolarisiertem weißem LichtDas PolariskopFür unterschiedliche Anwendungsgebiete und Kundenwünsche wurden von derFirma Tiedemann seit nunmehr über 60 Jahre eine Vielzahl geeigneterPolariskopvarianten gebaut.2

Ein beliebter Gerätetyp ist das Tiedemann Diffuslichtpolariskop mitKompensationsanalysator AS oder BS. Mit diesem Polariskop lassen sich diemeisten qualitativen und quantitativen spannungsoptischen Untersuchungenbequem durchführen. Das Gerät besteht aus verschiedenen Komponenten:Lichtkasten mit Lampen für diffuses weißes Licht und Natriumlicht alsmonochromatische LichtquelleGrundrahmen und Steckachse für Filter und ModellePolarisator mit verkitteter ViertelwellenplatteKompensationsanalysator mit zueinander verdrehbar gelagerten,skalierten Polarisationsfilter und ViertelwellenplatteDas Polariskop ist in zwei Durchmessern erhältlich.Gerätetyp AS: Gesichtsfeld 340 mm DurchmesserGerätetyp BS: Gesichtsfeld 460 mm DurchmesserTiedemann Diffuslicht-Polarioskop BS.Lichtkasten, verkittetem Polarisator undAnalysator mit ineinander verdrehbaren¼ -Wellenlängenscheibe.Tiedemann Polariskop AE131 mitjeweils motorisch angetriebenenPolarisator, Analysator und zweiViertelwellenlängenplattenDie Koffer-PolariskopeKoffer-Polariskope sind Diffuslicht-Polariskope für lineare und zirkulareSpannungsoptik. Wegen ihrer vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, ihrer bequemenHandhabung und des günstigen Preises wird es sehr häufig benutzt. Alle Teiledes Polariskops (Lampen, Diffusor, Polarisatoren und Anschlusskabel) sind indem Gehäuse praktisch verpackbar. Der herunterklappbare Frontdeckel dientals Grundplatte, in die die Filter eingesteckt werden und das Modell platziertwird. Zudem können die Filter auch für andere Anwendungen eingesetzt werden.3

Tiedemann bietet Ihnen zwei verschiedene Koffer-Polariskope an.Der Typ C besitzt nur weißes Licht sowie zwei einzelne Polarisations- undViertelwellenlängenfilter. Das Gesichtsfeld ist 190 x 190 mm.Typ D ist etwas größer mit einem Gesichtfeld von 215 x 215 mm, zwei in Glasverklebten Filtern aus Polarisations- und Viertelwellenlängenfiltern. Das Lichtkann zwischen weißem oder Natriumlicht gewechselt werden.Koffer-Polariskop Typ CKoffer-Polariskop Typ DPolariskopaufsatz für Overhead-Projektoren mit ModellenEine einfache Möglichkeit zur Demonstrationvon Belastungszuständen in Modellen bietetder Polarisationsaufsatz fürOverheadprojektoren. Zwischen zwei mitPolarisationsfolie bespannte Rahmen, dieeinfach auf den Overheadprojektor gestelltwerden können mit einzelnen flachenBelastungsrahmen Spannungszustände inBauteilen dargestellt werden.Technische Daten:Gesichtsfeld:Aufsatzrahmen mitGesichtsfeld 250 x 250 mmBelastungsrahmen: 3 StückModelle:Gabelschlüssel,Eckrahmen mitKreisscheibenlager,U-Profil-Rahmen4

BelastungsrahmenZur begleitenden Erläuterung des Verfahrens der Spannungsoptik, zurDemonstration von elementaren und komplizierten Spannungszuständen undfür Praktikumsversuche in der Ingenieurausbildung sind unterschiedlichsteSpannungsoptik-Modelle entwickelt worden. Mit den Modellen Zugstab,Biegebalken glatt oder mit verschiedenen Kerben, Rahmenecken, Gabelschlüssel,Wand- und Kreisscheiben usw. bietet Tiedemann einen umfangreichen Überblickin experimenteller Festigkeits- und Kerbspannungslehre sowie zur konstruktivenGestaltung. Zudem bieten wir große und kleine Belastungsrahmen.Belastungsrahmen mit großem ModellsatzDie Manufaktur Tiedemann bietet einen universellen Belastungsrahmen, mitdem Spannungen in Bauteilen ideal demonstriert werden können. AlsBelastungen werden Zug-, Druck- oder Biegekräfte aufgebracht.Mit dem Rahmen werden 16 Modellen mitgeliefert. Alle 16 Modelle können indiesem Rahmen belastet werden; meist können sogar zwei belastete Modellegleichzeitig betrachtet werden. Die Last- und Befestigungselemente sind mitSteckbolzen angebracht und daher leicht wechselbar. Der Belastungsrahmenund die Modelle sind übersichtlich in einem Aluminiumkoffer angeordnet. Ineinem Begleittext sind alle Versuche beschrieben.5

Technische DatenBelastungsrahmen:Modelle:Modellmaterial:Verpackung:Mechanischer Belastungsrahmen für Zug-, DruckundBiegekräfte1 Wandscheibenmodell mit Durchbrüchen1 Gabelschlüsselmodell6 Zugstabmodelle (unterschiedliche Breiten, Kreisloch, miteiner Außenkerbe, zwei Außenkerben, mit Rippe)7 Biegebalken (mit unterschiedlichen Höhen, zentrischemKreisloch, mit einer Außenkerbe, mit zwei Außenkerben, mit Rippe,Stahlbetonmodell mit schlaffer und vorgespannter Bewehrung)Die sieben Biegebalkenmodelle können auch alsKragarm eingespannt werden1 Rahmeneckmodell für Zug- und DruckbelastungPolycarbonatAlles übersichtlich in Aluminium kaschiertem KofferQuantitative Zugbelastungsrahmen mit fünf ModellenDieser Belastungsrahmen ist ermöglicht die Aufbringung quantitativer Zugkräfte.Der Rahmen verfügt über eine Zugspindel, ein analoges Kraftmessgerät und eineAufnahme für Zugmodelle. Zum Set werden fünf verschiedene Modelle mitgeliefert.Die Modelle können einfach durch Umstecken in dem Rahmen fixiertwerden. Rahmen und die Modelle sind für das große Polariskop dimensioniert.Technische Daten Zugbelastungsrahmen mit Ringkraftmesser und fünf ModellenBelastungsrahmen:Zugmessung:Modelle:Mechanischer Belastungsrahmen für ZugkräfteAnaloges Zugkraftmessgerät (Ringkraftmesser)5 Modelle (ohne Kerbe, mit Kreisloch, mit zwei Kerben,mit Einschnürung, mit Einschnürung und Kerbe)6

Reißlack - kleinste Dehnungen einfach sichtbar machenMit Reißlack von Tiedemann können Beanspruchungen und Dehnungen anOriginalbauteilen auf einfache Weise sichtbar gemacht werden. Der Reißlackwurde erstmals durch Maybach, 1924 und Stresscoat, 1938 eingeführt.Als Ergebnis erhält man die Hauptdehnungsrichtung, die Bereiche mitSpannungskonzentration und die Größenordnung der größten Hauptdehnung.Es können Zugdehnungen kleiner 10 -4 erfasst werden. Der Lack reißt beiBeanspruchung quer zur Zugspannung.T-Rohr mit Eckblech nach W. Bergmann (1956)Der bewährte, gebrauchsfertig gemischte „Maybach-Lack“ wird erhitzt und aufdas erwärmte Bauteil aufgetragen. Nach dem Abkühlen wird das Bauteil belastet.Das dabei entstehende Dehnungsfeld kann entweder direkt ausgewertet oder zurDokumentation fotografiert werden.Der angebotene Reißlack ist aus Naturprodukten hergestellt, daher ungiftig undumweltfreundlich.Reißlack:500g-Dose gebrauchsfertiger Lack inkl. Pinsel8

Te.:Tiedemann & Betz GmbH & Co. KG Zur Maximilianshöhe 6 82467 Garmisch-Partenkirchen GermanyTel.: 08821-3068 Fax: 08821-3922 Handy: 0160-97 8443 96 E-Mail: info@Tiedemann-Betz.dewww.Tiedemann-Betz.de