DIN EN 843-2-2007 de 1930 Advanced technical ceramics - Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperature - Part 2 Determination of Young-s modulus shear modulus and.pdf

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1、Mrz 2007DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 15DIN 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 81.060.30!,o-5“9761018www.din.deDDIN EN 843-2Ho

2、chleistungskeramik Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik beiRaumtemperatur Teil 2: Bestimmung des Elastizittsmoduls, Schubmoduls und derPoissonzahl;Deutsche Fassung EN 843-2:2006Advanced technical ceramics Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperature Part 2: Determinat

3、ion of Youngs modulus, shear modulus and Poissons ratio;German version EN 843-2:2006Cramiques techniques avances Proprits mcaniques des cramiques monolithiques temprature ambiante Partie 2: Dtermination du module dYoung, du module de cisaillement et du coefficient dePoisson;Version allemande EN 843-

4、2:2006Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN V ENV 843-2:1996-02www.beuth.deGesamtumfang 40 SeitenDIN EN 843-2:2007-03 2 Nationales Vorwort Die Europische Norm wurde vom CEN/TC 184 Hochleistungskeramik“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI (Grobritannien) gehalt

5、en wird. Das zustndige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NA 062-02-91 AA Hochleistungskeramik Monolithische Werkstoffe“ im Normenausschuss Materialprfung (NA 062). Fr die im Abschnitt 2 zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: IS

6、O 3611 siehe DIN 863-1 ISO 6906 siehe DIN 862 nderungen Gegenber DIN V ENV 843-2:1996-02 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Ablesbarkeit der Messschraube auf 0,002 mm gegenber zuvor 0,01 mm festgelegt; b) Trockentemperatur der Probekrper von (120 5) C auf (120 10) C gendert; c) Probekrper mit

7、 kreisfrmigem Querschnitt zustzlich aufgenommen; d) zulssige Messunsicherheit fr die Messung der Grundfrequenz der Schwingungen festgelegt; e) Bilder berarbeitet und neue aufgenommen; f) zwei informative Anhnge ber Stoanregungsverfahren, anwendbar fr scheibenfrmige Probekrper, und Ringversuchsergebn

8、isse ergnzt; g) Inhalt redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN V ENV 843-2: 1996-02 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN 862, Messschieber; Anforderungen, Prfung DIN 863-1, Prfen geometrischer Gren Messschrauben Teil 1: Bgelmessschrauben, Normal-ausfhrung; Begriffe, Anforder

9、ungen, Prfung EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 843-2 Dezember 2006 ICS 81.060.30 Ersatz fr ENV 843-2:1995 Deutsche Fassung Hochleistungskeramik Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik bei Raumtemperatur Teil 2: Bestimmung des Elastizittsmoduls, Schubmoduls und der Poisso

10、nzahl Advanced technical ceramics Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperature Part 2: Determination of Youngs modulus, shear modulus and Poissons ratio Cramiques techniques avances Proprits mcaniques des cramiques monolithiques temprature ambiante Partie 2: Dtermination du modul

11、e dYoung, du module de cisaillement et du coefficient de Poisson Diese Europische Norm wurde vom CEN am 11. November 2006 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nd

12、erung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deut

13、sch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nati

14、onalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschech

15、ischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B- 1050 Brssel 2006 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahre

16、n, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN 843-2:2006 DEN 843-2:2006 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 41 Anwendungsbereich .52 Normative Verweisungen53 Begriffe .64 Verfahren A: Statisches Biegeverfahren.64.1 Kurzbeschreibung .64.2 Gerte64.3 Probekrper84.4 Durchfhrung.84.5

17、 Berechnungen. 104.6 Messunsicherheit 125 Verfahren B: Resonanzverfahren 125.1 Kurzbeschreibung 125.2 Gerte. 125.3 Probekrper. 145.4 Prfverfahren 155.5 Berechnungen. 185.6 Messunsicherheit 196 Verfahren C: Ultraschallverfahren 196.1 Kurzbeschreibung 196.2 Gerte. 206.3 Probekrper. 216.4 Durchfhrung 2

18、26.5 Berechnungen. 226.6 Messunsicherheit 237 Verfahren D: Impulsanregungs-Verfahren . 237.1 Kurzbeschreibung 237.2 Prfgerte 237.3 Probekrper. 247.4 Durchfhrung 247.5 Berechnungen. 267.6 Messunsicherheit 268 Prfbericht. 278.1 Allgemeines. 278.2 Verfahren A 278.3 Verfahren B 278.4 Verfahren C 288.5 V

19、erfahren D 28Anhang A (informativ) Auf scheibenfrmige Probekrper angewendetes Stoanregungsverfahren . 29A.1 Anwendungsbereich 29A.2 Prfgerte 29A.3 Probekrper. 29A.4 Kurzbeschreibung 29A.5 Verfahren . 30A.6 Berechnungen. 31A.7 Strungen 31A.8 Messunsicherheit 32A.9 Prfbericht. 32EN 843-2:2006 (D) 3 Se

20、ite Anhang B (informativ) Ringversuch zur Bewertung von Prfverfahren .36B.1 Zielstellungen 36B.2 Werkstoffe 36B.3 Prfeinrichtungen36B.4 Ergebnisse .36B.5 Schlussfolgerungen37Literaturhinweise38EN 843-2:2006 (D) 4 Vorwort Dieses Dokument (EN 843-2:2006) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 184 Hochle

21、istungs-keramik“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Juni 2007, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Juni 2007

22、 zurckgezogen werden. Dieses Dokument ist Ersatz fr ENV 843-2:1995. EN 843 Hochleistungskeramik Monolithische Keramik Mechanische Eigenschaften bei Raum-temperatur“ besteht aus sechs Teilen: Teil 1: Bestimmung der Biegefestigkeit Teil 2: Bestimmung des Elastizittsmoduls, Schubmoduls und der Poissonz

23、ahl Teil 3: Bestimmung der Parameter des unterkritischen Risswachstums aus Biegefestigkeitsprfungen mit konstanter Spannungsrate Teil 4: Hrteprfung nach Vickers, Knoop und Rockwell Teil 5: Statistische Auswertung Teil 6: Leitlinie zur fraktographischen Untersuchung Zur Zeit der Verffentlichung diese

24、r berarbeitung von Teil 2 lag Teil 6 als Technische Spezifikation vor. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irla

25、nd, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. EN 843-2:2006 (D) 5 1 Anwendungsbereich Dieser Teil von EN 843 legt

26、Verfahren zur Bestimmung der elastischen Moduln, speziell des Elastizittsmoduls, des Schubmoduls und der Poissonzahl von monolithischer Hochleistungskeramik bei Raumtemperatur fest. Diese Europische Norm legt vier alternativ anwendbare Verfahren fr die Bestimmung eines oder aller dieser drei Paramet

27、er fest: A Bestimmung des Elastizittsmoduls durch statische Biegung eines dnnen Stabes bei Drei- oder Vier-Punkt-Biegung. B Bestimmung des Elastizittsmoduls durch erzwungene longitudinale Schwingung oder des Elastizitts-moduls, Schubmoduls und der Poissonzahl durch erzwungene Biege- oder Torsionssch

28、wingungen eines dnnen Stabes. C Bestimmung des Elastizittsmoduls, Schubmoduls und der Poissonzahl aus der Laufzeit eines Ultraschallimpulses. D Bestimmung des Elastizittsmoduls durch die Grundeigenschwingung eines angestoenen Stabes (Sto- oder Impulsanregungs-Verfahren). Alle Prfverfahren setzen aus

29、 homogenen linear-elastischen Werkstoffen gefertigte Probekrper voraus. ANMERKUNG 1 Nicht alle Keramikwerkstoffe sind bei Zugspannung und Druck gleichmig und linear elastisch, beispielsweise einige porse und piezoelektrische Werkstoffe. Mit Ausnahme von Verfahren C wird bei der Prfung vorausgesetzt,

30、 dass der Probekrper isotrope elastische Eigenschaften besitzt. Verfahren C kann angewendet werden, um den Grad an Anisotropie in unterschied-lichen Richtungen zu bestimmen. ANMERKUNG 2 Ein Ultraschallverfahren zur Prfung von anisotropen Werkstoffen (Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix) ist in

31、ENV 14186 1 gegeben. In Anhang A ist eine Alternative zu Verfahren D fr isotrope Werkstoffe, bei dem scheibenfrmige Probekrper verwendet werden, aufgezeigt. ANMERKUNG 3 Bei hohen Porosittsgraden knnen sich alle Verfahren, ausgenommen Verfahren C, als ungeeignet erweisen. Die Verfahren sind nur fr ei

32、ne maximale Korngre (siehe EN 623-3), mit Ausnahme absichtlich eingebrachter Whisker, kleiner 10 % des Mindestmaes des Probekrpers geeignet. ANMERKUNG 4 Die in dieser Europischen Norm festgelegten verschiedenen Verfahren knnen mit demselben Werkstoff wegen der Unterschiede zwischen quasiisothermen,

33、quasistatischen und quasiadiabatisch dynamischen Bedingungen zu leicht abweichenden Ergebnissen fhren. Auerdem haben die Rechenprogramme bei den verschiedenen Verfahren einen anderen Ursprung und unterschiedliche potenzielle Unsicherheiten, die bei der Erarbeitung dieser Europischen Norm nicht stren

34、g bewertet wurden. In Anhang B sind dazu einige Informationen gegeben (siehe auch 2). 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt

35、die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 623-2, Hochleistungskeramik Monolithische Keramik Allgemeine und strukturelle Eigenschaften Teil 2: Bestimmung von Dichte und Porositt EN 623-3, Hochleistungskeramik Monolithische Keramik Allgemeine und struktur

36、elle Eigenschaften Teil 3: Bestimmung der Korngre und der Korngrenverteilung (Linienschnittverfahren) EN 623-4, Hochleistungskeramik Monolithische Keramik Allgemeine und strukturelle Eigenschaften Teil 4: Bestimmung der Oberflchenrauheit EN 843-1:2006, Hochleistungskeramik Monolithische Keramik Mech

37、anische Eigenschaften bei Raumtemperatur Teil 1: Bestimmung der Biegefestigkeit EN 843-2:2006 (D) 6 EN ISO 463, Geometrische Produktspezifikation (GPS) Lngenmessgerte Konstruktionsmerkmale und messtechnische Merkmale fr mechanische Messuhren (ISO 463:2006) EN ISO 7500-1, Metallische Werkstoffe Prfun

38、g von Prfmaschinen fr statische einachsige Beanspruchung Teil 1: Zug- und Druckprfmaschinen Prfung und Kalibrierung der Kraftmess-einrichtung (ISO 7500-1:2004) EN ISO/IEC 17025, Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prf- und Kalibrierlaboratorien (ISO/IEC 17025:1999) ISO 3611, Micrometer cal

39、lipers for external measurement ISO 6906, Vernier callipers reading to 0,02 mm 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach EN 843-1:2006 und die folgenden Begriffe. 3.1 Elastizittsmodul Spannung, die in einem Werkstoff bentigt wird, um eine Dehnung um den Betrag 1 bei einac

40、hsigem Zug oder Druck zu erzeugen 3.2 Schubmodul Schubspannung, die in einem Werkstoff bentigt wird, um eine Scherung um den Betrag 1 zu erzeugen 3.3 Poissonzahl negativer Wert des Verhltnisses von Querdehnung zu Lngsdehnung in einem lngsbeanspruchten elastischen Krper 3.4 statischer Elastizittsmodu

41、l Elastizittsmodul, bestimmt unter quasiisothermer Bedingung bei statischer oder quasistatischer Beanspruchung 3.5 dynamischer Elastizittsmodul Elastizittsmodul, bestimmt unter nichtquasistatischen, d. h. quasiadiabatischen Bedingungen, beispielsweise bei Resonanz-, Ultraschallimpuls- oder Impulsanr

42、egungs-Verfahren 4 Verfahren A: Statisches Biegeverfahren 4.1 Kurzbeschreibung Mit der Drei- oder Vier-Punkt-Biegung wird die elastische Durchbiegung eines dnnen balkenfrmigen Probekrpers gemessen, aus der nach den Biegegleichungen der Elastizittsmodul berechnet wird. 4.2 Gerte 4.2.1 Belastungseinri

43、chtung Die Belastungseinrichtung muss in Bezug auf ihre Funktionen in bereinstimmung mit EN 843-1 sein, d. h., die Sttz- und Belastungsrollen mssen einzeln frei drehbar und kippfhig sein, um eine axiale und gleichmige Beanspruchung sicherzustellen. ANMERKUNG 1 Die Kippfhigkeit hat bei sorgfltig eben

44、 und parallel bearbeiteten Probekrpern keine Bedeutung. EN 843-2:2006 (D) 7 Der uere Auflagerabstand der Belastungseinrichtung muss 40 mm oder grer sein. ANMERKUNG 2 Sofern es die Verfgbarkeit des Werkstoffes zulsst, wird ein Auflagerabstand von mindestens 100 mm empfohlen, um groe Durchbiegungen zu

45、 erhalten und sicherzustellen, dass die Nachgiebigkeit der Prfmaschine vernachlssigbar ist, wenn die Durchbiegung als Querhauptbewegung aufgezeichnet wird. Die Belastungseinrichtung muss fr Vier-Punkt-Biegung ausgelegt sein, wenn die Durchbiegung mit einem Dehnungsmessgert oder Differential-Weg-Mess

46、wertaufnehmer bestimmt wird. 4.2.2 Prfmaschine Die Prfmaschine muss in der Lage sein, eine Kraft mit einer konstanten Verschiebungsrate auf die Probe in der Belastungseinrichtung aufzubringen. Die Prfmaschine muss mit einer Einrichtung zur kontinuierlichen Aufzeichnung der auf die Belastungseinricht

47、ung aufgebrachten Kraft versehen sein. Die Genauigkeit der Prfmaschine muss EN ISO 7500-1, Klasse 1 (1 % der angezeigten Kraft) entsprechen und imstande sein, mit einer Empfindlichkeit 0,1 % von der aufgebrachten Hchstkraft aufzuzeichnen. Die Kalibrierung muss innerhalb des vorangegangenen Jahres be

48、rprft worden sein. 4.2.3 Einrichtung zur Messung der Durchbiegung oder Dehnung 4.2.3.1 Allgemeines Es muss eine Ausrstung vorgesehen sein zur Messung der Durchbiegung oder Dehnung des beanspruchten Probekrpers nach einem von drei Verfahren nach 4.2.3.2, 4.2.3.3 oder 4.2.3.4. 4.2.3.2 Verfahren A.1 Mit einer geeigneten Einrichtung wird die scheinbare Verschiebung der Prfmaschine mit dem Probekrper (siehe Bild 1 a) als auch mit einem anstelle des Probekrpers eingesetzten Stahl- oder Keramikstab von mindestens 15 mm Dicke aufgezeichnet. Die Differenz zwischen diesen