专利名称：测定或检验元件的材料特性数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种用来测定或检验由纤维补强材料构成的，特别是由纤维补强塑料构成的元件的材料特性数据的方法。
背景技术：
在材料检验方法领域内，基本已知方法是测定或检验元件的材料特性值，该方法用在检验元件质量的范围内。
为进行纤维补强元件的材料检验，常常从成品序列中取出具有代表性的元件，将它们分成单独的试验块。然后，以这种方式得到的试验块以破坏的方式来检验，由此来测定或检验元件的材料特性值和/或材料质量。然而，在这种已知的材料检验方法中，所要检验的元件要被完全破坏，检验之后就不可能再使用了。首先，由于常要生产额外的元件用来进行材料检验，因此这种方法会增加材料费用和元件的生产成本。其次，这种破坏性的检验意味着在实际中用到的检验元件不能再使用，例如，用于产生结构的构造，如铁路车辆的货运车体。然而，由于纤维补强元件的特性和材料特性数据实质上不仅受所用材料影响，而且受加工参数的影响，如压力和温度，只有在完工元件中才能测定精确的材料数据。因而，经破坏性试验处理元件所确定的材料特性数据和材料性质值只能认为是实际应用元件的代表值。只有在使用中的完工产品上才能完成的精确材料特性数据的确定，不能通过已有方法得到。
发明概述由于在测定或检测由纤维补强材料构成的元件的材料特性值的现有技术技术中还存在上述缺陷和问题，因此本发明的目的是提供一种方法，用该方法可以确定精确、可靠的在实际中已使用元件的材料特性数据和/或材料性质，而不需耗费太多劳动力和时间，并且消耗的材料也较少。
根据权利要求1的方法该目的可实现。
因此，首先提供由纤维补强材料构成的、特别是由纤维补强塑料构成的完工元件。在这种情况下，优选地，完工元件具有所需的形状和尺寸来将它安装成生产所要求的结构。而且，将要检验的元件也可能已经安装并成为结构的一部分。提供用于结构中的完工元件来测定材料特性数据的优越性是，可以准确测定元件的材料特性值和/或性质。与常规检测方法不同的是，用常规方法，仅由所提供的用来进行检验的元件，得到材料特性数据的有代表性的对照值；而本方法步骤能够由所用元件本身确定可靠、精确的材料数据。此外，由于根据本方法进行了元件本身的质量检验，即意味着省略了仅用来进行材料检验的额外元件的生产，因而节省了材料成本。
当提供了用于进行材料特性数据和/或质量测定的、并由纤维补强材料构成的完工元件后，可以确定元件中的静态可忽略或不相干区域。特别测定这些区域关于应力状态和存在于已安装状态元件中的压力分布，它是由以下因素引起的，例如，张力、压力、扭转力和产生的弯曲力矩。所以，可确定元件的静态可忽略或未负载区(non-loaded region)，也就是说，即便根本在那些元件中只受小压力的区域。
当元件中的静态可忽略或未负载点已确定后，从纤维补强元件中至少取出一个试验块，例如切出，镗出或从元件中冲压出。在这一点上，元件中至少一个在先测定出的静态可忽略或不相干区上有一个或许多试验块发生目标移出。因而，当试验块取出时，元件保持了它的静态的和工艺材料特性。所以，当取出试验块时，有效避免了在元件中由于剪切块产生的元件力、静态构造、结构和/或负载能力的破坏。元件保持了它原有的工艺材料特性，并完全可在以后的使用中发挥其功能，例如可作为铁路车辆的货运车体的纤维补强元件。
当取出至少一个试验块后，检查或测定所取出试验块的工艺材料特性，例如材料特性数据和材料性质。这种利用取出的试验块来测定元件的材料特性数据和/或材料性质，可以使材料检验操作大大简化。可以将试验块切成适宜用检验装置进行材料检验的尺寸，因而能够使操作简化。通过试验块材料检验得到的数据可用来，例如，作为后续构造和制造中用到的计算的变量输入，或者也可作为元件生产中得到的材料性质显示。由于元件和试验块不仅是由同种材料构成的，而且带有相同的加工参数生成，所以由对应于特定完工元件的试验块而得到的材料数据有很多的优点。
本发明基于以下原理测定实际使用的纤维补强元件的性质和材料特性值，而不破坏元件本身，因而它在检测后还可以作为一个元件使用。这特别通过在纤维补强元件的静态可忽略或不相干区中取出至少一个目标试验块来实现的。
对于研究一种由纤维补强材料构成的、特别是由纤维补强塑料构成的元件，上述检验方法可以简单、快速、并且费用相对低地操作。这样，就可能进行实际使用中的元件本身的质量和材料特性数据的精确测定。
根据本发明，该方法的优选实施例在后面的权利要求中将记述。
当完成纤维补强元件材料特性数据的测定和质量检验后，已检验元件可以以一种有利的方式进一步使用，而无需已经取出的试验块。例如，根据上述方法的已检验元件可以用于将生成的结构中，例如制造铁路车辆的货运车体。这样就保证了所使用的纤维补强元件有精确的材料值。
优选的是，将待测试验块以破坏方式检验，以便测定材料特性值。使用试验块而不破坏元件本身，以此来测定纤维补强元件的材料性质和/或材料特性值是十分有利的。元件可以完全保持它的功能以用于将生成的结构，并且在检验后可以进一步使用。
根据本发明方法的优选实施例，由于试验块的取出而在元件上形成的剪切块用填料封闭。因为由试验块的取出而在元件上形成的剪切块位于元件的静态非负载区或仅有微小负载区，所以剪切块可以通过简单、低廉和/或轻型填料封闭，例如腻子。这样可以使元件恢复以前的形状。因而，可以确保检测元件不仅在功能上与未检测元件相应，而且在外观上也与之相应。
附图的简要说明下面结合优选实施例，并参照附图对本发明作完整的描述，其中
图1是由纤维补强材料构成的元件的透视图；以及图2是根据图1带有取出试验块的元件分解透视图。
本发明的具体实施方式
如图1所示的结构元件2由纤维补强塑料构成。纤维补强元件基本上是矩形的，并有上支架4和下支架6。支柱8位于上支架4的侧面，通过肋板10支撑在上支架4上。在这种情况下，下支架6和支柱8通常设计成中空体。相反，上支架4和肋板10通常都设计成由纤维补强材料构成的实心部分。在此处，元件2的每一个单独部分，即下支架6、上支架4、支柱8和肋板10都有不同的壁厚和结构设计。元件2的这种构造设计导致元件2中的区域以不同的静态方式承受负载。所示元件2是它的完工状态，此处用作铁路车辆货运车体构造的支承或负载部件(图中未示出)。
在图2所示的元件2中，形成中心钻孔11以便于取出试验块12。这些中心钻孔11贯穿元件2的特定壁厚，结果在元件2上形成孔14。在这种情况下，中心钻孔11位于元件的静态可忽略负载区，例如位于肋板10的角区、薄壁端13和上支架4的中心区。通过中心钻孔11，从元件2中取出圆形的试验块12。在下面的步骤中，将已从元件2中的静态可忽略相关区中取出的试验块12转移到检验装置(未示出)中，来测定元件2的材料性质和材料特性值。在此过程中，用来进行质量检验和/或进行材料特性数据测定的试验块12在检验装置中被完全破坏。通过使用所研究的试验块12，可以确定元件的性质。当取出试验块12时，保留了元件2的静态和工艺材料特性，而元件2还可以继续使用。
为了继续使用元件2，例如作为铁路车辆货运车体(图中未示出)的纤维补强元件，由中心钻孔11形成的元件2上的剪切块或孔14，可以用廉价且轻型的腻子(图中未示)封闭。这样依次形成了元件2，其外形与图1中所示的元件2相符。
权利要求
1.测定或检验由纤维补强材料构成的，特别是由纤维补强塑料构成的元件(2)的材料特性数据的方法，具有以下步骤a)提供一种由纤维补强材料构成的元件(2)；b)测定该元件(2)的静态可忽略应力或不相干区；c)在元件(2)的至少一个静态可忽略或不相干区中取出至少一个试验块(12)；并且d)检验已取出的试验块(12)的工艺材料特性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于检验步骤d)之后，不带试验块(12)的元件(2)进一步继续使用。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于试验块(12)在该方法的步骤d)中以破坏的方式进行检验。
4.如前述权利要求至少之一的权利要求所述的方法，其特征在于在完成该方法的步骤c)或d)之后，由取出试验块(12)而在元件(2)中产生的剪切块(14)用一种填料封闭。
全文摘要
一种用来检测由纤维补强材料,尤其是由纤维补强塑料所构成元件的方法,根据该方法可提供一种由纤维补强材料构成的元件(2)。然后测定元件的静态可忽略或不相干区域(Statically negligible or irrelevant areas)。从上述元件(2)的至少一个静态可忽略或不相干区域上取出至少一个测试体(12)。从而检验已取出的测试体(12)的工艺材料特性。
文档编号G01N3/06GK1390301SQ00813228
公开日2003年1月8日 申请日期2000年9月21日 优先权日1999年9月23日
发明者U·格尔舍尔, T·克鲁施维茨, J·普罗卡特 申请人:博姆巴迪尔运输股份有限公司