DIN 16841-2012 Plastics piping systems - Testing of pipes and components - Determination of flexural creep of plastics by four-point loading《塑料管道系统 管道和组件试验 四点载荷测定塑料弯曲度》.pdf

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1、August 2012DEUTSCHE NORM Normenausschuss Kunststoffe (FNK) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 23.040.01!$|ZX“1895553www.din.deDDIN 16841Kuns

2、tstoff-Rohrleitungssysteme Prfung von Rohren und Rohrleitungsteilen Bestimmung des Kriechmoduls durch 4-Punkt-BiegeprfungPlastics piping systems Testing of pipes and components Determination of flexural creep of plastics by four-point loadingSystmes de canalisations en matires plastiques Matires tub

3、es et assemblages Dtermination du fluage en flexion des matires plastiques, en utilisant une mthode dechargement par quatre pointsAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 10 SeitenDIN 16841:2012-08 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Norm

4、ative Verweisungen . 4 3 Kurzbeschreibung des Verfahrens . 4 4 Grundlagen des Verfahrens . 5 4.1 Biegespannung . 5 4.2 Durchbiegen 5 4.3 Zusatzgewicht . 5 4.4 Kriechmodul 6 5 Prfgerte und Prfanordnung . 6 5.1 Prfanordnung 6 5.2 Messeinrichtung . 7 5.2.1 Messeinrichtung Durchbiegung 7 5.2.2 Messeinri

5、chtung Probekrper . 7 6 Probekrper . 8 6.1 Anzahl der Probekrper . 8 6.2 Form und Mae der Probekrper 8 6.3 Probenentnahme und Konditionierung 8 7 Prfklima 8 8 Prfverfahren 8 8.1 Bestimmung des Probekrperquerschnittes . 8 8.2 Belastung des Probekrpers . 8 8.3 Zeitplan fr die Messung der Durchbiegung

6、. 8 9 Prfbericht . 9 Anhang A (informativ) Probenentnahme . 10 Bilder Bild 1 Belastungsschema bei Vierpunktbelastung 4 Bild 2 Schematische Darstellung einer Prfanordnung 7 Bild A.1 Empfohlene Probenahme bei Rohren 10 DIN 16841:2012-08 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom NA 054-05-02 AA Prfverfahren

7、fr Rohre“ und NA 054-05-04 AA Profilierte Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen mit glatter Innenwand“ des Normenausschusses Kunststoffe (FNK) erstellt. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich,

8、 einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 16841:2012-08 4 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Kriechmoduls unter Verwendung einer Prfanordnung mit 4-Punkt-Belastung fest. Die Bestimmung des Kriechmoduls dient zur Ermittlung des Verform

9、ungsverhaltens von Probekrpern bei ruhender Biegebeanspruchung unter Einfluss der Beanspruchungszeit. Die Ergebnisse der Ermittlung des Kriechmoduls knnen zur Abschtzung des Verformungsverhaltens von Kunststoffrohren und Rohr-leitungsteilen herangezogen werden, die in der Praxis langzeitig einwirken

10、den Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind. Da im Allgemeinen neben der Gre der einwirkenden Beanspruchung und der Beanspruchungszeit auch die Temperatur und andere Umweltbedingungen das Langzeitverhalten von Kunststoffen beeinflussen, sind diese bei der bertragung der Prfungsergebnisse auf die Praxis

11、 zu beachten. Das Verfahren eignet sich nur fr Rohre, deren Wanddicken die Entnahme von Probestben nach Bild A.1 ermglichen. ANMERKUNG Im Unterschied zum 3-Punkt-Biegeversuch ist das Biegemoment unter 4-Punkt-Belastung in unmittelbarer Umgebung des Ortes des Biegemesswertes ber die Probenlnge annher

12、nd konstant. Einflsse der Messgenauigkeit in Folge der Messposition sowie Inhomogenitten des Probematerials lassen bei Anwendung der 4-Punkt-Belastung einen deutlich geringeren Einfluss auf das Prfergebnis erwarten. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung die

13、ses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN EN ISO 291, Kunststoffe Normklimate fr Konditionierung und Prfung 3 Kurzbeschrei

14、bung des Verfahrens Zur Ermittlung des Kriechmoduls wird ein stabfrmiger Probekrper mit einem rechteckigen Querschnitt bei konstanten Umweltbedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchte u. .) einer zeitlich annhernd gleich bleibenden Biegebeanspruchung ausgesetzt. Whrend der Prfung wird ein Probekrper

15、bei Vierpunktbelastung durch ein innerhalb der Messlnge nahezu konstantes und zeitlich annhernd gleich bleibendes Biegemoment beansprucht (Belastungsschema siehe Bild 1). Whrend des Versuches wird die Durchbiegung des Probekrpers in Abhngigkeit von der Beanspruch-ungszeit bestimmt. Legende bM Biegem

16、oment F Kraft an Kraftmessdose = Prfkraft Bild 1 Belastungsschema bei Vierpunktbelastung DIN 16841:2012-08 5 4 Grundlagen des Verfahrens 4.1 Biegespannung Die Biegespannung b ist das auf das Widerstandsmoment W des Probekrpers bezogene Biege-moment bM . Es wird nach Gleichung (1) berechnet. WMbb=(1)

17、 Dabei ist b die Biegespannung, in MPa; bM das Biegemoment, in Nmm; W das Widerstandsmoment, in mm3. Das Widerstandsmoment errechnet sich nach Gleichung (2) aus der bei Raumtemperatur vor Prfbeginn gemessenen Breite b und Hhe h des Probekrpers. 62hbW=(2) Dabei ist b die Probekrperbreite, in mm; h di

18、e Probekrperhhe, in mm. ANMERKUNG Die Biegespannung ist lediglich eine Nennspannung, die nur bei Gltigkeit des Hookeschen Gesetzes der Spannung in den Randfasern entspricht. 4.2 Durchbiegen Als Durchbiegung f(t)wird die Durchbiegung der Probekrperoberseite bezeichnet, die in der Mitte zwischen den A

19、uflagern whrend der Prfdauer t stattfindet 4.3 Zusatzgewicht Die Krfte zur Einleitung einer vorgegebenen Biegespannung von 2 MPa sind unter anderem abhngig von Breite und Hhe des Probekrperquerschnitts. Prfeinrichtungen, bei denen die Einstellung der Gre der Biegespannung ber Gewichts-Krfte erreicht

20、 wird, haben deshalb oft eine Unterteilung in einen fixen, maschinenbezogenen Anteil und einen variablen Anteil, der durch ein Zusatzgewicht erzeugt wird. DIN 16841:2012-08 6 4.4 Kriechmodul Der Kriechmodul bc(t)wird nach Gleichung (3) berechnet: CbfMEtbt=)(bc )(3) Dabei ist bc(t)das Kriechmodul, in

21、 MPa, bei einer Prfdauer t; Mbdas Biegemoment, in Nmm; f(t)die Probestabdurchbiegung, in mm, bei einer Prfdauer t; b die Probekrperbreite, in mm; C der Faktor, in 1/mm. Der Faktor C wird mit Hilfe der Elastizittstheorie nach Gleichung (4) berechnet und ist hauptschlich von der Hhe h des Probekrpers

22、abhngig. = 22B23hlhC (4) Dabei ist h die Probenhhe, in mm; lBdie Messlnge, in mm (siehe Bild 2); die Querkontraktionszahl (bei Kunststoffen = 0,4). ANMERKUNG Zur Berechnung der Krfte, die notwendig sind, um die geforderte Biegespannung (siehe 8.2) auf die Probe aufzubringen und zur Berechnung des Kr

23、iechmoduls, mssen alle mageblichen Biegemomente, die auf den Probekrper einwirken, bercksichtigt werden. Hierzu ist auch die Grenordnung der Biegemomente infolge von Krften, die durch die Messeinrichtung (siehe 5.2.1) auf die Probe einwirken, zu untersuchen und gegebenenfalls zu bercksichtigen. 5 Pr

24、fgerte und Prfanordnung 5.1 Prfanordnung Geeignet ist jede Belastungseinrichtung, die im Probekrper einen Biegespannungszustand nach Abschnitt 3 sicherstellt. Bild 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Prfanordnung, deren Mae anzuwenden sind. Bei der Durchfhrung der Prfung entspricht die Zugzo

25、ne der Rohrauenschicht Die Kontaktlngen der Auflager mit dem Radius R1 sind so zu bemessen, dass die Breite der Probekrper whrend der Prfung in jedem Fall berdeckt ist. Durch geeignete Manahmen muss gewhrleistet sein, dass die Prfanordnung keinen Erschtterungen ausgesetzt ist, die zur Beeintrchtigun

26、g der Messergebnisse fhren knnten. DIN 16841:2012-08 7 Mae in Millimeter Legende 1 Biegestempel 2 Auflager 3 Auflager 4 Bezugsbalken 5 Durchbiegungsmessgert 6 Probekrper lA Spannlnge (Abstand der Auflager) lB Messlnge (Lnge des Bezugsbalkens)lV Sttzweitel0 freie BiegelngeF Prfkraft in N Bild 2 Schem

27、atische Darstellung einer Prfanordnung 5.2 Messeinrichtung 5.2.1 Messeinrichtung Durchbiegung Messeinrichtung, die es gestattet, innerhalb der Messlnge lBdie Zunahme der Durchbiegung des Probekrpers mit einer Fehlergrenze von 0,01 mm zu messen. ANMERKUNG Eine kleinere Fehlergrenze als 0,01 mm, wie z

28、. B. die von 0,001 mm, kann sich deutlich auf die Erhhung der Genauigkeit der Kriechmodulermittlung auswirken. Im Rahmen der Untersuchung der Messgenauigkeit sind die Reproduzierbarkeit der Nullpunktermittlung sowie gegebenenfalls das Eindringen von Auflagern der Messeinrichtung in den Probekrper wh

29、rend der Prfung zu bercksichtigen. 5.2.2 Messeinrichtung Probekrper Messgert mit einer Fehlergrenze von 0,01 mm zum Messen von Dicke und Breite der Probekrper. DIN 16841:2012-08 8 6 Probekrper 6.1 Anzahl der Probekrper Wenn nicht weiter definiert, sind je Prfung drei Probekrper, gleichmig ber den Um

30、fang entnommen, zu prfen. 6.2 Form und Mae der Probekrper Die Probekrper, deren Oberflchen planparallel zu bearbeiten sind, mssen folgende Mae haben: Lnge l = (120 2) mm; Breite b = (10 0,5) mm; Hhe h = (10 0,5) mm. ANMERKUNG Eigenspannungen der Probekrper, sowie die Art der Herstellung der Probekrp

31、er, knnen mageblichen Einfluss auf das Ergebnis der Kriechmodulprfung haben. 6.3 Probenentnahme und Konditionierung Bei Entnahme der Probekrper aus einem Rohr sind diese frhestens 5 Tage nach der Produktion des Rohres zu entnehmen. Die Lage der Entnahmestelle ist eindeutig unter Angabe von Richtung

32、und Position festzuhalten und im Prfprotokoll zu vermerken. Vor der Prfung sind die Probekrper mind. 24 h bei Normalklima 23/50-2 nach DIN EN ISO 291 zu lagern. 7 Prfklima Die Prfung wird an Luft im Normalklima 23/50-2 nach DIN EN ISO 291 durchgefhrt. Abweichungen sind zu dokumentieren. 8 Prfverfahr

33、en 8.1 Bestimmung des Probekrperquerschnittes Die Breite des Probestabes b und die Hhe des Probestabes h sind an mindestens drei gleichmig ber die Messlnge verteilten Stellen zu messen, wobei der Mittelwert auf 0,01 mm zu runden ist. 8.2 Belastung des Probekrpers Innerhalb von 10 Sekunden wird ber d

34、ie Belastung eine Biegespannung von 2 MPa aufgebracht und anschlieend nach Ablauf einer Zeit t die Durchbiegung f(t)ermittelt. Bei Verwendung von Gewichten ist fr das Zusatzgewicht (siehe 4.3) insgesamt eine Toleranz von 3 Gramm einzuhalten. 8.3 Zeitplan fr die Messung der Durchbiegung Der Zeitpunkt

35、, an dem der Probekrper voll belastet ist, wird als t = 0 aufgezeichnet. Wenn die Durchbiegung nicht automatisch und/oder kontinuierlich aufgezeichnet wird, sollen die Zeiten zur Bestimmung einzelner Messwerte festgelegt werden. Vorzugsweise sollen folgende Ablesezeiten eingehalten werden: t = 1 min

36、, 6 min, 30 min; t = 1 h, 6 h, 24 h,; 100 h, 500 h, 1 000 h, 2 000 h. DIN 16841:2012-08 9 9 Prfbericht Im Prfbericht sind unter Hinweis auf diese Norm anzugeben: a) Bezeichnung des Erzeugnisses; b) Entnahme und Herstellung (Lage, Art und Datum) der Probekrper; c) Probekrperkonditionierung; d) Mae de

37、r Probekrper; e) Vorbehandlung der Probekrper; f) Wahl der Beanspruchungsrichtung bezglich des Probekrperquerschnittes, sowie die Benennung der Randschicht, welche in der Zugzone lag; g) Prfklima; h) Einzel- und Mittelwerte der Kriechmodulermittlung; i) von dieser Norm abweichende Bedingungen; j) Prfdatum. DIN 16841:2012-08 10 Anhang A (informativ) Probenentnahme Legende 1 Rohr b Probenbreite h Probenhhe l Probenlnge Bild A.1 Empfohlene Probenahme bei Rohren