DE817044C

DE817044C - Tension window

Info

Publication number: DE817044C
Application number: DEK377A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Jobst
Original assignee: GUENTHER JOBST TECHNOLOGISCHE; Kopperschmidt & Co Carl W
Current assignee: GUENTHER JOBST TECHNOLOGISCHE; Kopperschmidt & Co Carl W
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1951-10-15

Description

Spannungsfenster Es ist bekannt, daß durchsichtige Körper, die im unverspannten Zustand einfachl)rechend sind, bei einseitigem Druck, Zug, Torsion usw. doppelt l)rechend wirken und im polarisierten Licht sichtbare Linien, sog. Isochromaten, zeigen, die auf den Spannungszustand schließen lassen. Man hat von dieser Tatsache beispielsweise auch in der torm Gebrauch gemacht, daß man Modelle von Gerüsten, Brücken usw. nicht aus dem Ausführungsmaterial, sondern aus durchsichtigem, z. B. Glas oder Plexiglas, hergestellt hat und dann die bei den verschiedenen Modellen auftretenden Spannungen im polarisierten Licht untersucht.Tension window It is known that transparent bodies that are in the unstrained State are simple, double in the case of unilateral pressure, tension, torsion, etc. l) have a calculating effect and lines visible in polarized light, so-called isochromates, show that indicate the state of tension. One has of this fact for example also made use of the torm that models of scaffolding, Bridges etc. not from the execution material, but from transparent, z. B. Glass or plexiglass, and then the different models the stresses occurring in polarized light are investigated.

I)ie vorliegende Erfindung geht darauf aus, die Bauten bzw. Bauelemente bzw. Maschinenteile, die SI'annunhen unterorfen sind, vor allen Dingen auch während des I3etriel)es, laufend zu kontrollieren, um auf diese Weise beim Auftreten unzulässig hoher Spannungen Fehler in den Elementen oder ihren Nachbarn, kurz im gesamten Aufbau aufspüren zu können. Eine besonders wichtige Anwendung solcher Kontrollen bilden z. B. die Stützpfeiler in Bergwerken, Stollen usw., wo Bodensenkungen bzw. Verschiebungen des Gesteins rechtzeitig genug bemerkt werden müssen, um Gefahren zu vermeiden, was bei laufender Kontrolle gemäß Erfindung leicht ausführbar ist; ferner die Kontrolle von Brücken nach Auflagerbeschädigungen und anderen Hochbauten auf Grund und Erdrutsche, Explosionen usw. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, diese laufende Kontrolle auf spannungsoptischem Wege durchzuführen. Da das zu prüfende Bauelement selbst voraussetzungsgemäß aus undurchsichtigem Material besteht, wird es an einer Stelle, der Prüfstelle, die-vorzugsweise in besonders kritischen Punkten angeordnet wird, durch einen durchsichtigen, spannungsoptisch zu beobachtenden Prüfling, z. B. ein Prisma aus durchsichtigem Material, unterbrochen bzw. ersetzt. Dieses Prisma bedarf für den Zusammenhang mit dem übrigen Material eines Rahmens, der in das Bauelement eingesetzt wird, so daß die Spannungen im Material in geeigneter Weise auf das Prisma übertragen werden und dort sichtbar gemacht werden können. I) The present invention is based on the buildings or components or machine parts that are subject to SI'annunhen, especially during des I3etriel) it to be checked continuously in order to be inadmissible in this way when it occurs high voltages faults in the elements or their neighbors, in short in the entire structure to be able to track down. Form a particularly important application of such controls z. B. the supporting pillars in mines, tunnels, etc., where subsidence or displacement of the rock must be noticed in good time to avoid danger, which can easily be carried out with ongoing control according to the invention; also control of bridges after bearing damage and other buildings due to ground and landslides, Explosions, etc. The invention is based on the idea of this ongoing control to be carried out in a stress-optical way. Since the component to be tested itself if it is made of opaque material, it will be attached to a Job, the test center, which is preferably located in particularly critical points, through a transparent, voltage-optically observable test object, z. B. a Prism made of transparent material, interrupted or replaced. This prism needs for the connection with the rest of the material of a frame that is in the component is used so that the stresses in the material appropriately affect the prism can be transmitted and made visible there.

Die Erfindung bezweckt weiter einen zweckmäßigen Einbau der optischen Prüfkörper (Prismen), ohne daß sie dabei oder bei Auswechselung oder überhaupt bei dem häufig recht rauhen Betrieb beschädigt werden. Auch zu diesem Zweck ist der Einbau der Prismen in einen mechanisch festen Schutzrahmen nötig, der sie vor Beschädigungen bewahrt und ein Einbringen in die meist aus Metall (Stahl) bestehenden Konstruktionen ohne Beschädigung des Prüfkörpers ermöglicht. Auch können in diesen Rahmen weitere, für die Beobachtung der spannungsoptischen Erscheinungen notwendigen Elemente, wie z. B. die Polarisatoren, Spiegel oder Beleuchtungsquellen eingebaut werden sowie Blendrahmen, um trotz Tageslicht eine sichere Beobachtung der optischen Erscheinungen zu gewährleisten. The invention also aims at an expedient installation of the optical Test specimens (prisms) without them being there or when changing or at all the often very rough operation can be damaged. Also for this purpose is the Installation of the prisms in a mechanically strong protective frame necessary to protect them from damage preserved and an introduction into the constructions, which are mostly made of metal (steel) without damaging the test body. Further, elements necessary for observing the stress-optical phenomena, such as z. B. the polarizers, mirrors or lighting sources are installed as well Frame to allow safe observation of the optical phenomena in spite of daylight to ensure.

Da beim Auftreten von Spannungen mit nicht unerheblichen stoß- und schlagartigen Belastungen gerechnet werden muß, wird sich als Prüfkörpermaterial Glas häufig nicht eignen. Man wird also vorzugsweise zu einem schlag- und stoßfesten Material, erfindungsgemäß Polyakrylsäureester (Plexiglas) greifen müssen, das außerdem polarisationsoptisch wertvolleres Material darstellt, weil die Differenz der Brechungsindices als Funktion der Spannung größer ist und damit die Anzeige empfindlicher wird und auch noch unter Umständen durch Vorspannungen in den verschiedenen optischen Richtungen auffallendere, z. B. farbige Spannungslinien statt Schwarz-Weiß-Unterschiede gibt, auch ohne daß mit zusätzlichen optischen Einrichtungen gearbeitet werden muß. Since when tensions occur with not inconsiderable impact and sudden loads must be expected, will prove to be the test specimen material Glass is often not suitable. So you will preferably become an impact and shock resistant Material, according to the invention polyacrylic acid ester (Plexiglas) must grab that also represents more valuable material in terms of polarization optics, because the difference in the refractive indices is greater as a function of the voltage and thus the display becomes more sensitive and even under certain circumstances through pre-tensioning in the various optical directions more conspicuous, e.g. B. there are colored lines of tension instead of black and white differences, even without having to work with additional optical devices.

Einige einfache Beispiele sollen den Erfindungsgedanken erläutern. Fig. 1 zeigt einen hölzernen Stützpfeiler P, der unten auf festem Boden steht und von oben durch eine Last gedrückt wird. In diesen Pfeiler ist ein durchgehendes rundes LochZ gebohrt, in das der in den rohrförmigen Rahmen R eingebaute doppelbrechende Körper K aus Plexiglas stramm, aber so eingeführt wird, daß bei Normallast keine nennenswerten Drucke von Rahmen auf das Glas ausgeübt werden. Beobachtet man, siehe Fig. 2, die Lichtquelle L, die in diesem Falle hinter dem Pfeiler angebracht wird, von A aus durch den Polarisator S, das Prisma K und Analysator T, der senkrecht zu S polarisierend gedacht ist, dann wird der Körper ohne Druck dunkel, unter Druck ganz oder teilweise aufgehellt erscheinen bzw. charakteristische Spannungslinien zeigen. Eine erste, meist völlig ausreichende Beurteilung des Prüfbefundes erfolgt nun am besten, wenn sich neben dem Prüfkörper im gleichen optischen Strahlengang ein zweiter unbelasteter Körper befindet. Das unterschiedliche Bild zeigt das Auftreten unzulässigen Druckes auf den Rahmen bzw. Prüfkörper. In vielen, wenn nicht den meisten Fällen, wird das Gerät bei der Prüfung der Bauelemente auf Belastung bzw. A few simple examples are intended to explain the idea of the invention. Fig. 1 shows a wooden support pillar P, which stands on solid ground below and is pushed from above by a load. There is a continuous one in this pillar round hole Z drilled into which the built into the tubular frame R birefringent Body K made of Plexiglas tightly, but inserted in such a way that none under normal load significant pressure from the frame on the glass. If one observes, see Fig. 2, the light source L, which in this case is placed behind the pillar, from A through the polarizer S, the prism K and analyzer T, the perpendicular S is intended to be polarizing, then the body becomes dark without pressure, under pressure appear wholly or partially lightened or characteristic tension lines demonstrate. An initial, usually completely sufficient, assessment of the test results is carried out Best if next to the test object in the same optical beam path a second unloaded body is located. The different picture shows the occurrence impermissible pressure on the frame or test body. In many, if not most In some cases, the device is tested for load or load on the components.

Schäden ein ins Auge fallendes Gefahrensignal zeigen müssen, das dann genauere Prüfungen und andere Maßnahmen einleitet. Der spannungsoptisch indizierende Körper kann zu diesem Zweck von vornherein, also schon bei Normallast, doppelbrechend sein und besonders charakteristische Isochromaten zeigen. Tritt Überlast ein, werden diese Isochromaten in auffälliger Weise verzerrt. Das erreicht man erfindungsgemäß dadurch, daß der Rahmen z. B. nach der den durchsichtigen Körper haltenden Seite nicht überall glatt ist, sondern den Körper nur mit einer scharfen Kante berührt, die bei stärkerem Druck an dieser Kante einmündende Isochromaten erzeugt. Fig. 3a zeigt das optisch vorgespannte Prisma in dem mit Zapfen Q versehenen Rahmen R bei Normallast. Die punktierte Isochromate verläuft im wesentlichen parallel mit der Randlinie des Prismas. Tritt Zusatzlast auf, Fig. 3b, und drücken die Zapfen Q stärker auf das Prisma K, dann verändern die Isochromaten ihren Verlauf und münden an dem Zapfen Q.Damage must show an eye-catching danger signal, which then initiates more precise tests and other measures. The tension-optically indicating one For this purpose, the body can be birefringent from the outset, even under normal load and show particularly characteristic isochromats. If overload occurs, will these isochromats are noticeably distorted. This is achieved according to the invention in that the frame z. B. after the side holding the transparent body is not smooth everywhere, but only touches the body with a sharp edge, which creates isochromats that merge at this edge when more pressure is applied. Fig. 3a shows the optically pretensioned prism in the frame R provided with pin Q. Normal load. The dotted isochromatic is essentially parallel to the Edge line of the prism. If additional load occurs, Fig. 3b, and press the pin Q stronger on the prism K, then the isochromates change their course and open out at the Spigot Q.

Vielfach wird es umständlich sein, wenn man zur Beobachtung mit getrennten Polarisatoren, Analysatoren und einer dahinter befindlichen Lichtquelle arbeiten muß. In vielen Fällen soll man wegen der Einfachheit von Messung und Gerät die Polarisationseinrichtung so ausbilden, daß sich Beobachter und Beleuchtung auf der gleichen Seite des Prüfkörpers befinden, an dessen hinteren Flächen ein Spiegel an- oder direkt aufgebracht ist. Zwischen Auge bzw. Lichtquelle einerseits und Prüfkörper andererseits befindet sich dann der Polarisator (Kalkspat, Turmalin, Herapathit). Um die Prüfung und die dazu nötigen Einrichtungen zu vereinfachen, kann statt des Schemas Fig. 2 auch so beobachtet werden, wie es Fig. 4 zeigt. Von L geht beliebig polarisiertes Licht aus, das beim Durchgang durch S linear polarisiert in K eintritt. Ist K doppelbrechend, dann ist das aus K austretende, durch Reflektion am Spiegel M zurückgeworfene Licht elliptisch polarisiert. Das Auge A sieht dann teilweise aufgehellt bzw. Spannungslinien. In many cases it will be awkward when one is separated for observation Polarizers, analyzers and a light source behind them work got to. In many cases one should use the polarization device because of the simplicity of measurement and device Train them so that observer and lighting are on the same side of the test specimen are located, on the rear surfaces of which a mirror is attached or directly attached. Between the eye or light source on the one hand and the test body on the other hand there is then the polarizer (calcite, tourmaline, herapathite). About the exam and that To simplify the necessary facilities can also be observed in this way instead of the diagram in FIG. 2 as FIG. 4 shows. Arbitrarily polarized light emanates from L Passage through S linearly polarized in K enters. If K is birefringent, then is the light emerging from K and reflected back by the mirror M is elliptical polarized. The eye A then sees partially brightened or tension lines.

Diese Ausführungsform soll nur beispielsmäßig gelten. Die Grundzüge der Erfindung bestehen im wesentlichen in einer sinnvollen, im praktischen Betrieb brauchbaren Einrichtung zur Verbindung (Einbau, Einführung usw.) eines optischen Präzisionsteiles mit dem mechanischen, der Prüfung unterzogenen Bauelement. Es ist in den Ansprüchen bzw. der Beschreibung niedergelegt, in welcher Form und mit welchen Mitteln man der erfindungsgemäßen Aufgabe gerecht werden kann. This embodiment is intended to apply only by way of example. The main features of the invention consist essentially in a meaningful, in practical operation useful device for the connection (installation, introduction, etc.) of an optical Precision part with the mechanical component being tested. It is laid down in the claims or the description, in which form and with which Means one can meet the task according to the invention.

Claims

PATTANSPROCHE: I. Device for determining mechanical stresses in opaque structural elements, such as girders of buildings and bridges, supporting pillars in cleats and machine parts, characterized by one in a protective frame located body made of glass or transparent plastic, which is so in the component built in or firmly connected to it, that the voltages in the component be transferred to him through the protective frame and through a state of tension in the body indicating, consisting of light source, polarizer and analyzer Contraption.

2. Device according to claim 1, characterized in that the off transparent plastic prism made of polyacrylic acid ester (plexiglass) consists.