Biegeversuch

Der Biegeversuch oder Biegezugversuch ist eine Methode der zerstörenden Werkstoffprüfung.

Es gibt verschiedene Arten des Biegeversuches, deren Ablauf ähnlich ist und die sich durch Art der Probenlagerung und durch die Anzahl der Lasteinleitungen unterscheiden. Aus den aufgezeichneten Biegekraft- und Durchbiegungswerten lassen sich verschiedenen Materialkennwerte sowie die Spannungs-Dehnungs-Linie der Biegebeanspruchung ermitteln.

Ablauf

Je nach Art des Biegeversuchs werden unterschiedliche Prüfeinrichtungen verwendet. Allen gemein ist, dass die Lasteinleitung/-en und die Auflager parallel zueinander angeordnet und abgerundet (z.B. Rollen^[1]) sind. Wenn nicht gewährleistet werden kann, dass die Prüfkörperober- und -unterseite planparallel zueinander ausgerichtet sind, müssen die Lasteinleitung/-en sowie ein Auflager in der zur Längsachse des Probekörpers senkrechten Ebene kippbar gelagert werden. Der Prüfkörper hat dann nur linienförmigen Kontakt zur Prüfeinrichtung. Der Prüfkörper wird mittig in die Prüfeinrichtung platziert und durch die Lasteinleitung /-en mit einer langsam stetig steigenden (quasi-statisch) Kraft bis zum Bruch belastet. Die Höchstlast nennt man Bruchkraft. Bei kleiner Durchbiegung erhält man mit der Formel der Biegelinie eine analytische Näherung für die Verformung des Prüfkörpers.

2-Punkt Biegeversuch

Beim 2-Punkt-Biegeversuch wird die Prüfprobe an einem Ende eingespannt und auf der freiliegenden Seite mit einem Prüfstempel belastet. Der Biegemodul berechnet sich bei einer Flachprobe wie folgt:

$ E={\frac {4l_{\rm {v}}^{3}(X_{\rm {H}}-X_{\rm {L}})}{D_{\rm {L}}ba^{3}}} $

• E: Biegemodul in kN/mm²
• l_v: Stützweite in mm
• X_H: Ende der Biegemodulermittlung in kN
• X_L: Beginn der Biegemodulermittlung in kN
• D_L: Durchbiegung in mm zwischen X_H und X_L
• b: Probenbreite in mm
• a: Probendicke in mm

3-Punkt Biegeversuch

Prüfeinrichtung für den 3-Punkt Biegeversuch

Beim 3-Punkt-Biegeversuch wird die Prüfprobe auf 2 Auflagen positioniert und in der Mitte mit einem Prüfstempel belastet. Dies ist wahrscheinlich die am häufigsten verwendete Form des Biegeversuches. Der Biegemodul berechnet sich bei einer Flachprobe wie folgt:

$ E={\frac {l_{\rm {v}}^{3}(X_{\rm {H}}-X_{\rm {L}})}{4D_{\rm {L}}ba^{3}}} $

4-Punkt Biegeversuch

Erläuterung zu 4-Punkt-Biegeversuch

Beim 4-Punkt-Biegeversuch wird die Prüfprobe auf 2 Auflagen positioniert und in der Mitte mit einem Prüfstempel mit zwei Druckpunkten belastet. Der Vorteil besteht darin, dass zwischen den beiden Auflagepunkten ein konstantes Biegemoment herrscht.

Der Biegemodul berechnet sich bei einer Flachprobe wie folgt:

$ E={\frac {3l_{\rm {A}}l_{\rm {B}}^{2}(X_{\rm {H}}-X_{\rm {L}})}{4D_{\rm {L}}ba^{3}}} $

• l_A: Spannlänge (Abstand zwischen Auflagepunkt und näher gelegenem Druckpunkt des Prüfstempels) in mm
• l_B: Länge des Bezugsbalkens (zwischen den Druckpunkten, symmetrisch zu den Druckpunkten aufgelegter Balken) in mm
• D_L: Abstand zwischen Bezugsbalken und Balken (mittig zwischen den Druckpunkten) in mm

Weblink

• Biegeversuch an Kunststoff (animiert)

Norm

• DIN 53452: 1977-04 Biegeversuch (zurückgezogen)
• DIN EN ISO 178 (2011-04-00) Kunststoffe - Bestimmung der Biegeeigenschaften (ISO 178:2011); Deutsche Fassung EN ISO 178:2010
• EN 12390-5:2000: Prüfung von Festbeton Teil 5: Biegezugfestigkeit von Probekörpern Deutsche Fassung

Einzelnachweise