Ein Tensometer ist ein Gerät, das verwendet wird, um die Reaktion eines Materials auf unterschiedliche Belastungen, sogenannte Lasten, zu bestimmen. Die Dehnung, die ein Material bei Belastung hat, liefert wichtige Informationen über die Zug- und Dauerfestigkeit des Materials. Tensometer-Geräte werden in der Fertigungsindustrie routinemäßig verwendet, um sicherzustellen, dass die Teile die erforderlichen Festigkeits- und Lebensdaueranforderungen erfüllen.
Tensometer-Geräte bestehen aus zwei Griffen, die einen Abschnitt des Testmaterials an Ort und Stelle halten. Diese Klemmen werden dann verwendet, um eine Zug- oder Druckkraft, eine sogenannte Last, auf das Prüfstück auszuüben. Tensometer-Instrumente können die Kraft entweder durch die Verwendung einer Schraube oder eines hydraulischen Kolbens erzeugen, die durch mechanische oder elektrische Mittel angetrieben werden.
Abgedichtete Kammern können verwendet werden, um ein Tensometer unterzubringen. Diese Konfiguration ermöglicht das Testen der Dehnungseigenschaften eines Materials unter bestimmten Temperaturen und Drücken. Dies ist entscheidend für die Prüfung von Metallen, die in Flugzeugen und U-Booten verwendet werden, die drastische Änderungen des Atmosphärendrucks erfahren können. Kammern eignen sich auch zum Testen von Materialien, die hohen Temperaturbereichen ausgesetzt sind.
Genaue Ergebnisse von Tensometer-Geräten hängen von der Qualität des Teststücks ab. Jeder Fehler, der während des Schneidprozesses entsteht, kann die Testergebnisse verfälschen und zu einem vorzeitigen Ausfall unter Belastung führen. Selbst kleinste Oberflächenunebenheiten können sich unter Belastung schnell vergrößern und ausbreiten, was zu frühen Brüchen und Metallermüdung führt. Dies ist derselbe Prozess, der bei Flugzeugen, die wiederholt den Belastungen des Atmosphärendrucks ausgesetzt sind, dazu führt, dass schlecht hergestellte Nieten und Bleche ermüden und versagen.
Von Tensometerinstrumenten erzeugte Ergebnisse liefern die Belastung als Funktion der Dehnung. Aus diesen Daten kann zusammen mit der Querschnittsfläche des Teststücks eine Spannungs-Dehnungs-Kurve erstellt werden. Diese Kurve ist für jedes Material einzigartig und liefert wichtige Maße. Zu diesen Maßnahmen zählen die Elastizitätsgrenze, die Proportionalitätsgrenze, die Streckgrenze und die Bruchfestigkeit des Materials.
Tensometer ermöglichen es Ingenieuren, den Elastizitätsmodul für das zu prüfende Material zu bestimmen. Der Elastizitätsmodul stellt die anfängliche lineare Steigung der Spannungs-Dehnungs-Kurve eines Materials dar, definiert als die Zugfestigkeit geteilt durch die Zugspannung. Die Zugfestigkeit wird bestimmt, indem die aufgebrachte Kraft durch die Querschnittsfläche des Prüfkörpers geteilt wird. Die Zugspannung stellt die erzeugte Dehnung dar, dividiert durch die ursprüngliche Länge des Teststücks. Materialien, die einer Kraft innerhalb des Young-Moduls, dem anfänglichen linearen Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve, ausgesetzt sind, kehren nach dem Entfernen der Last in ihren ursprünglichen Zustand zurück.
Der Punkt, an dem sich die Spannungs-Dehnungs-Linie eines Materials zu krümmen beginnt, repräsentiert die Elastizitätsgrenze des Materials. Dehnungen durch Belastungen über diesem Grenzwert führen zu einer bleibenden Verformung des Materials, wodurch es verhindert wird, dass es nach Entlastung wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Die maximale Kraft oder Dehnung, die vom Material aufgenommen wird, stellt seine ultimative Festigkeit dar. Dies kann der Bruchfestigkeit des Materials entsprechen oder nicht.