Verformungsuntersuchung mittels Optischer Dehnfeldanalyse

Optische Dehnfeldanalyse

Herkömmliche physikalische Prüfverfahren geben gemittelte Kennwerte über den Probenquerschnitt wieder, z.B. die Bruchdehnung beim Zugversuch in %. Untersuchungen hinsichtlich lokaler Eigenschaftsschwankungen können hiermit jedoch nicht durchgeführt werden - sind aber für viele Weiterverarbeitungsprozesse, wie z.B. dem Rillen von Faltschachtelkarton, von besonderem Interesse. Um einen Einfluss des hierfür zusätzlichen Messsystems auf die Materialkennwerte auszuschließen, wird die sogenannte Optische Dehnfeldanalyse (Digital Bildkorrelation) angewendet.

Hierbei wird ein beliebiger zweidimensionaler Versuch in einer Universalprüfmaschine durchgeführt und während des Versuchsablaufs durch eine Bildaufnahme begleitet. Dafür ist ein Kamerasystem hinter der Prüfmaschine (optional auch mit integrierter Klimakammer) aufgebaut, welches die exakte Ausrichtung der Kamera zur Probe sicherstellt und über eine implementierte Triggerung die Verbindung von aufgenommenen Messbildern der Kamera und aufgenommenen Messdaten der Universalprüfmaschine herstellt. Die entstandene Bildsequenz wird digital mit Messpunkten versehen und deren Verschiebung über den Versuch mittels Korrelationsanalysen berechnet. Die Ergebnisse dieser Technik reichen von allgemeinen Verschiebungen bis zur Darstellung als hochaufgelöste lokale Dehnungen. Die Kameratechnik erlaubt es, auf einer Breite von 3,6 mm 1.628 px darzustellen. Aber auch Aufnahmen von makroskopischen Versuchen sind durch eine geeignete Wahl von Kamera und Objektiv möglich. Aufnahmegeschwindigkeiten von 60 Bildern pro Sekunde erlauben es auch, die Auswertung schnellerer Versuche durchzuführen.

Neben den Vorteilen der hochaufgelösten lokalen Auswertung von Materialeigenschaften bietet das berührungslose System noch einen weiteren Vorteil: Die Messungen finden direkt am Material statt, d.h. alle störenden Einflüsse - wie Verschiebung der Prüfeinrichtung oder eines verwendeten Klebstoffs - gehen nicht in die Berechnung ein. Dies ermöglicht es, auch bereits bestehende Messverfahren auf ihre Genauigkeit hin zu untersuchen und ggf. zu optimieren.

Eine kleine Auswahl an Materialuntersuchungen, welche mittels Einsatz der Optischen Dehnfeldanalyse durchgeführt oder unterstützt werden, ist folgend aufgelistet:

  • Globale Verschiebung/ Bewegung
  • Lokale Dehnungsverteilung
  • Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungskennwerte
  • Querkontraktionszahl
  • Out-of-Plane-Schubkennwerte
  • ...

Generell kann nahezu jeder zweidimensionale Belastungsfall mit der Optischen Dehnfeldanalyse unterstützt werden - aufgrund der Mobilität des Systems, kann dies sogar bei Ihnen in der Firma geschehen.