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Juliane Walter
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1 Inventarisiert unter; rechniscke UNIVERSITÄT DARMSTADT Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen Prof. Dr.-Ing. Helmut Schürmann Darrr.stadt, Petersenstraße 30 Der Zugscherversuch zur Ermittlung von in-situ-klebstoffkennfunktionen - Grundlagen, Prüftechnik, Ergebnisse - Vom Fachbereich Maschinenbau der Universität Gesamthochschule Kassel zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.) genehmigte Dissertation von Karl Friedrich Reiling aus Ersingen (Baden) Kassel, September 1998 Hauptreferent: Korreferent: Prof. Dr.-Ing. M. Schlimmer Prof. Dr.-Ing. O. Hahn Tag der Einreichung: Tag der mündlichen Prüfung: 14. August September 1998

Universität Gesamthochschule Kassel zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.

2 Inhaltsverzeichnis ^NISCHE UNIVERSITÄT DARMSTADT Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau und Bauwelsen Prof. Dr.-Ing. Helmut Sshürmann 1 Einleitung "4287 Darmstacit. PsisrsenstraRe 3f> Anwendungen der Fügetechnik Kleben Probleme 13 2 Stand der Forschung Mechanik der Klebverbindung Normalspannung-Dehnung-Verhalten Schubspannung-Gleitung-Verhalten Geschwindigkeitsempfindliches Klebstoffverhalten Substanzproben oder in-situ-proben Spannungs- und Verformungsanalyse Klebschichtschädigung Normversuche zur Kennwertermittlung Zugversuch für metallische Werkstoffe nach DIN-EN Zugversuch für polymere Werkstoffe nach DIN-EN-ISO 527 (DIN 53457) Zugversuch für Klebstoffe nach DIN Druckversuch für polymere Werkstoffe nach NF T Zugscherversuch nach DIN EN 1465 (DIN 53283) Zugscherversuch nach DIN Zugscherversuch nach ISO Zugscherversuch nach DIN EN Zugscherversuch nach ASTM D Scherversuch nach ASTM D Torsionsversuch nach ISO Torsionsversuch nach ASTM E Torsionsschwingungsversuch nach DIN Bewertung des Kenntnisstands 44 3 Probekörper Anforderungen an die Probengeometrie Normprobekörper Substanzprobe nach DIN-EN-ISO 527 (DIN 53455) Zugscherprobe nach DIN EN 1465 (DIN 53283) Zugscherprobe nach DIN / ISO Zugscherprobe nach DIN EN Zugscherprobe nach ASTM D Bewertung der Normprobekörper Stufige Zugscherproben Zugscherprobe P1 (modifiziert nach DIN 54451) Zugscherprobe P Zugscherprobe P3 (Kleinprobe) Zugscherprobe P4 (Mikroprobe) Bewertung stufiger Zugscherproben 74

1.3 Geschwindigkeitsempfindliches Klebstoffverhalten 24 2.1.4 Substanzproben oder in-situ-proben 28 2.1.5 Spannungs- und Verformungsanalyse 32 2.1.6 Klebschichtschädigung 36 2.

3 3.3 Fertigung stufiger Zugscherproben Fügeteilherstellung Vermessung der Klebschichtdicke Reinigung und Vorbehandlung Vorrichtungen für Einzelproben Abstandshalter (Spacer) Klebstoffapplikation Härtung Nachbearbeitung Markieren der Meßpunkte Fertigungsprotokoll Vermessung der geklebten Probekörper Bewertung der Fertigungsverfahren Wiederverwendung von Fügeteilen Blindproben 91 Systeme zur Messung der Klebschichtverformung Anforderungen Echtzeitverhalten Meßbereich und Auflösung Hysterese Mittelung Meßpunkte Koordinaten- und Bezugssysteme Fügeteilverformung Mechanische Signalübertragung Applikation des Verformungsmeßgeräts Klimaversuche Induktive Aufnehmer Meßsystem Bauart Althof Meßsystem Bauart Althof modifiziert Meßsystem Zwick DMS-Aufnehmer Aufnehmer DD1 (HBM) Aufnehmer DSST-II Schubverformungsaufnehmer (DLR / Wazau) Setzdehnungsaufnehmer (Instron/Zwick) Setzdehnungsaufnehmer (Sandner/Schenck) Setzdehnungsaufnehmer (Bauart Kötting) Direkt applizierte DMS Optische Aufnehmer Sonstige Meßsysteme Bewertung von Meßsystemen 104 Fügeteilverformungskorrekturen Anforderungen an das Korrekturverfahren 108

4 Wiederverwendung von Fügeteilen 91 3.5 Blindproben 91 Systeme zur Messung der Klebschichtverformung 93 4.1 Anforderungen 93 4.1.1 Echtzeitverhalten 93 4.1.2 Meßbereich und Auflösung 93 4.1.3 Hysterese 94 4.

4 5.2 FE-Simulation FE-Analyse von Blindproben FE-Analyse geklebter Probekörper Analytische Korrekturverfahren Verfahren nach Kötting Ansatzfreiwertverfahren nach Schlimmer Vereinfachte Korrekturverfahren Gemessene Blindprobenkorrektur Bewertung der Korrekturverfahren Versuchstechnik und Prüfeinrichtungen Prüfmaschine Probeneinspannungen Anforderungen Mechanische Spannzeuge Hydraulische Spannzeuge Kardanische Bolzenlagerung Kardanische Gelenkkopflagerung Meß-Steuer-Regelsystem Schnittstellen Kraft- und Verformungssignal Interfaceelektronik Sollwertvorgabe ADDA-Wandler / DAP-Karte Berechnete Kanäle Meß-Steuer-Regel-PC Programme in DASYLab Echtzeitverhalten Dateitransfer Fehlerbetrachtung Analoger Blindprobenrechner Schallemissionsanalyse Regelungsarten Kraftgeregelte Versuche Versuche mit konstanter Traversengeschwindigkeit Gleitungsgeschwindigkeitsgeregelte Versuche Energiebetrachtung Versuchsdurchführung Auswertung Ausblick Versuchsergebnisse Klebstoffe Substanzproben EP-Klebstoff EP PUR-Klebstoff PUR 1 148

2 Probeneinspannungen 132 6.2.1 Anforderungen 132 6.2.2 Mechanische Spannzeuge 133 6.2.3 Hydraulische Spannzeuge 134 6.2.4 Kardanische Bolzenlagerung 134 6.2.5 Kardanische Gelenkkopflagerung 135 6.

5 6 7.3 Zugscherproben nach DIN 53283/EN Zugscherproben nach DIN und IS Stuf ige Zugscherproben Typ P Stufige Zugscherproben Typ P EP-Klebstoff EP EP-Klebstoff EP AG EP-Klebstoff EP Stufige Zugscherproben Typ P EP-Klebstoff EP EP-Klebstoff EP Stufige Zugscherproben Typ P Diskussion der Versuchsergebnisse Empfehlungen für DIN 54451/ISO Probekörper Verformungsmeßgerät Fügeteilverformungskorrektur Prüfmaschine Probeneinspannung Versuchsdurchführung Auswertung Zusammenfassung 173 Normen 177 Literaturverzeichnis 179

8 Stufige Zugscherproben Typ P4 166 7.9 Diskussion der Versuchsergebnisse 167 8 Empfehlungen für DIN 54451/ISO 11003-2 171 8.1 Probekörper 171 8.2 Verformungsmeßgerät 171 8.

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