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Organisationseinheit der BAM
The applicability of three methods developed by finite element analysis (FEM) and proposed in the literature are studied on steel S355. Instrumented indentation tests using spherical indenters of radius 200 and 500 μ m are performed in the macro range at depths of more than 6 μ m. The results of the selected methods are compared with the tensile test. To evaluate the partially strongly varying results, the uncertainties of the calculated strain hardening exponent, n, and yield stress, Y, are estimated. Recommendations for an appropriated procedure of the indentation test are given. The machine compliance and the determination of the zero point of Depth play an essential role. If the certain conditions are considered, the instrumented indentation Tests can be used, in particular for investigations of specimens with inhomogeneous elastoplasticity.
For spot-welded joints, the resistance to
mechanical stress depends on the local strength properties
and gradients in the weld area. The commonly used
methods for investigating the stress–strain behaviour across
the weld area are connected with a high level of sample
preparation and with considerable limitations in local resolution.
A promising method for determining locally
resolved stress–strain curves is the instrumented indentation
test in connection with the method of representative
stress and strain (RS) and the method of artificial neural
networks (NNs). The stress–strain properties of the weld
nugget and the base metal determined by these two methods
are compared and discussed, additionally in relation to
the stress–strain curves obtained from the tensile test. The
measured Vickers hardness across the weld area is compared
with the evaluated local stress–strain properties.
Three steels used in automobile manufacturing are investigated:
mild steel DC04 and two advanced high-strength
steels (TRIP steel HCT690T and martensitic steel HDT
1200M). The results of the two methods (RS and NN) show
good correspondence for the base metal area but some
significant differences for the weld nugget. Comparing the
data across the weld area, no evidence of the presence of
residual stress (which would influence the results) was
found.
Die lokalen Festigkeiten im Bereich einer Schweißverbindung sind maßgebend für deren Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Im Gegensatz zu anderen präparationsaufwendigen Methoden, z. B. die Untersuchung von Mikro-Zugproben, liefert die instrumentierte Eindringprüfung mit deutlich geringerem Aufwand Verläufe von Festigkeiten mit sehr guter Ortsauflösung. Im Rahmen dieser Arbeit werden wahre Spannungs-Dehnungskurven aus zyklischen Eindringversuchen mittels Auswertungen auf der Basis repräsentativer Spannungen und Dehnungen und auf der Basis neuronaler Netze an Punktschweißverbindungen aus hochfesten Stählen, jeweils im Bereich des Grundwerkstoffs und der Schweißlinse, bestimmt. Die Ergebnisse werden exemplarisch für einen Stahltyp mit Ergebnissen von Zugversuchen am Grundwerkstoff und am thermisch behandelten Werkstoff mit Schweißgut ähnlicher Struktur verglichen und diskutiert.
Bei Konformitätsentscheidungen müssen in der Regel mehrere Spezifikationen bzgl. unterschiedlicher Eigenschaften gleichzeitig eingehalten werden, was zu erhöhten Risiken führen kann. In dem Beitrag werden Verfahren zur Bestimmung der Entscheidungssicherheit bzw. der Irrtumswahrscheinlichkeit bei multivariaten Konformitätsprüfungen dargestellt. Auf die Berücksichtigung von möglichen Korrelationen zwischen den bewerteten Größen des Untersuchungsobjektes wird eingegangen. Grundlage des Verfahrens bildet die Bayes'sche Statistik.
Effect and measurement of the machine compliance in the macro range of instrumented indentation test
(2010)
The contribution concerns the strong effect of the machine compliance in the upper macro range of the instrumented indentation test on hard materials. To achieve a minimum uncertainty in determination of the machine compliance the measurement and analysis needed for the determination are studied in detail. Based on the assumption that the hardness and/or the indentation modulus are force independent, four methods on the determination of the machine compliance are described. Experimental results of a commercial testing machine up to 2500 N and of a standard machine up to 200 N are analyzed. The results show that the uncertainty of the compliance is usually higher than requested for a precisely enough determination of hardness and further materials parameters. Especially for the calibration of reference materials with high hardness and/or Youngs modulus, the machine compliance should be limited in ISO 14577 part 3, 2003 [1].
Während der Temperaturmessung mit einem Thermoelement entstehen zusätzliche Thermospannungen an den Leitungsverbindungen zwischen Thermoelement und angeschlossenem Messgerät. Das gilt auch für das Kalibrieren eines Thermoelement-Messgerätes mit einer Kalibrier-Spannungsquelle. So besteht oft Unklarheit über die tatsächlichen Spannungs-Verhältnisse im Messkreis. Deshalb werden hier für Temperaturmessungen mit Thermoelementen und angeschlossenen Messgeräten mit und ohne Anschlussklemmentemperatur-Kompensation die auftretenden Thermospannungen aufgezeigt. Das wurde auch für die Kalibrierung derartiger Messgeräte getan. Dabei werden die Thermospannungs-Kompensationsmaßnahmen in den unterschiedlichen Mess- und Kalibriergeräten erläutert. Aus den Schaltskizzen ist die Art der anzuwendenden Verbindungsleitungen zu ersehen. Wir wollen damit eine Hilfe für die richtige Ausführung derartiger Messungen in der Praxis geben.
Abstract
During the temperature measurement by means of a thermocouple additional thermal voltages are generated at the connections between thermocouple and connected measuring device. This also is valid for the calibration of a thermocouple measuring device by means of a calibration voltage source. This often leads to vagueness with regard to the real voltage conditions within the measuring circuit. Therefore it is shown which are the generated thermal voltages that appear during temperature measurements with thermocouples and connected measuring devices with and without connecting clamp temperature compensation. The same is done for the calibration of these measurement devices. The compensation circuits within the different measuring and calibration devices are explained. The kind of necessary connecting cables is related to respective circuit diagrams. This publication aims to give assistance for carrying out such measurements correctly in practice.
An der BAM wurde Anfang 1996 die GUM-konforme Ermittlung und Angabe der Unsicherheit quantitativer Prüfergebnisse eingeführt. Nach einem kurzen Überblick über die wesentlichen Schritte und die bisherigen Erfahrungen wird die Ermittlung der Unsicherheit an Beispielen aus zwei Schwerpunktsbereichen der Prüftätigkeit der BAM vorgestellt: atomspektrometrische Analyse anorganischer Materialien und mechanisch-technologische Werkstoffprüfung. Abschließend wird ein Ausblick auf die Ermittlung der Unsicherheit qualitativer Prüfergebnisse gegeben. Diese Arbeit ist ein ergänzender Beitrag zur Thematik des tm-Sonderheftes über GUM-konforme Auswertung von Messungen, das im Januar 2001 erschienen ist.
At BAM, GUM-compliant evaluation and expression of uncertainty for quantitative test results was introduced in early 1996. After a brief overview of essential steps and experience so far, uncertainty evaluation is presented for examples from two main fields of BAM´s testing activities: analysis of inorganic materials by atomic spectrometry and mechanical materials testing using tensile/compression testing machines. Finally, an outlook is given on the evaluation of uncertainty for qualitative test results. This paper is a supplementary contribution to the topic of the tm special edition on GUM-compliant evaluation of measurements published January 2001.