Beispiele für Anwendungen von Dehnungsmessstreifen

Dehnungsmessstreifen (DMS) sind ein zentrales Werkzeug in der experimentellen Spannungs‑ und Dehnungsmessung. Sie ermöglichen die präzise Erfassung mechanischer Belastungen in unterschiedlichsten Materialien und Bauteilen – von Verbundwerkstoffen bis hin zu Schweißnähten. Im Folgenden zeigen wir zwei typische und praxisrelevante Anwendungsfälle.

Prüfung der Materialeigenschaften von Verbundwerkstoffen (CFRP / GFRP)

Faserverstärkte Verbundwerkstoffe wie CFK (CFRP) oder GFK (GFRP) kommen zunehmend in sicherheitskritischen und hochbelasteten Anwendungen zum Einsatz – etwa in der Luftfahrt, im Fahrzeugbau oder in der Energietechnik. Ihre anisotropen Materialeigenschaften stellen jedoch besondere Anforderungen an die Messtechnik. Die präzise Dehnungsmessung mithilfe temperaturkompensierter Dehnungsmessstreifen liefert entscheidende Informationen über mechanisches Verhalten, Alterung, Delamination oder Strukturversagen unter realen Bedingungen.

Materialanisotropie bei Verbundwerkstoffen

Bei Verbundwerkstoffen sind sowohl der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) als auch der Elastizitätsmodul stark richtungsabhängig. Die gemessenen Dehnungen unterscheiden sich je nach Faserausrichtung erheblich. Insbesondere in Laminatrichtung (durch die Bauteildicke) können thermomechanische Spannungen zu Rissbildung, Mikrorissen oder Delamination führen.

Für eine korrekte Interpretation der Messergebnisse ist die Berücksichtigung der Materialanisotropie zwingend erforderlich. 

Einsatz temperaturkompensierter Dehnungsmessstreifen

Für zuverlässige Messergebnisse sollten temperaturkompensierte Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden, deren CTE möglichst nahe am CTE des Werkstoffs in der jeweiligen Messrichtung liegt.

Typische Richtwerte sind:

• CFRP: BF‑Serie, ca. 3,5 × 10⁻⁶ / °C
• GFRP: F‑Serie, ca. 17 × 10⁻⁶ / °C

Da der Elastizitätsmodul von Verbundwerkstoffen häufig ≥ 10 GPa beträgt, führt ein niedriger Modul des Dehnungsmessstreifens nicht zu einer Verringerung der Messempfindlichkeit.

Auswahl der richtigen Messgitterlänge

Die Wahl der Messgitterlänge hängt nicht nur vom verfügbaren Klebebereich, sondern auch von der Faser‑ bzw. Gewebestruktur (Pitch) des Materials ab.
Bewährt hat sich eine Messgitterlänge von etwa dem 3‑ bis 5‑fachen der Faserstrukturperiode, um das effektive Verhalten des Verbundmaterials repräsentativ zu erfassen.

Zu kurze Messgitter können lokale Effekte überbewerten, zu lange Messgitter mitteln relevante Spannungen weg.

Dehnungsmessung an Schweißnähten und Schweißraupen

Schweißverbindungen zählen zu den kritischsten Bereichen mechanischer Strukturen, da hier häufig Spannungskonzentrationen auftreten. Die Dehnungsmessung an Schweißnähten ist daher ein wichtiges Werkzeug in der Qualitätssicherung, Lebensdaueranalyse und FEM‑Validierung.

Zur Messung an Kehlnähten kann beispielsweise ein FLKB‑1‑11 Dehnungsmessstreifen eingesetzt werden.