Die Normen für die Zugprüfung von Kunststoffen, wie z.B. die ASTM D638 und ISO 527-2 befassen sich mit unterschiedlichsten Kunststoffen und Berechnungen. Unter Anderem ist dort auch die Poissonsche Zahl spezifiziert, deren Berechnung im Hinblick auf die Erzielung wiederholbarer und präziser Ergebnisse eine besondere Herausforderung ist.
Untersuchungen der Reproduzierbarkeit haben eine große Varianz bei der Bestimmung der Poissonschen Zahl sowohl von einem Labor zum nächsten als auch innerhalb einzelner Labore gezeigt. Die Schwierigkeit bei der Bestimmung dieser Verhältniszahl hat direkt mit der Messung der Quer- und Axialdehnung in sehr niedrigen Dehnungsbereichen zu tun. Die Poissonsche Zahl ist definiert als Verhältnis von Querdehnung und Axialdehnung und beschreibt eine 2-dimensionale Verformung, während das Material einer gleichmäßigen Spannung ausgesetzt ist. Idealerweise ist dieses Verhältnis bei isotropen, homogenen Werkstoffen innerhalb des linear-elastischen Bereich konstant.
Die Poissonsche Zahl wird normalerweise bei Dehnungen zwischen 0,05% und 0,25% gemessen. Zur Erzielung ausreichend genauer Ergebnisse ist ein Dehnungsaufnehmer mit der entsprechenden Genauigkeit von ausschlaggebender Bedeutung. Je nach der Norm, nach der die Prüfung durchgeführt wird, können bestimmte Anforderungen an die Genauigkeit des Dehnungsaufnehmers gelten. Nach ASTM D638 muss der Dehnungsaufnehmer in der Lage sein, die Dehnung mit einer Genauigkeit von 1% des jeweiligen Werts oder besser zu messen.
Bei der Mehrheit der Kunststoffe empfehlen wir biaxiale Dehnungsaufnehmer - hoch auflösende Aufnehmer, die Axial- und Querdehnung gleichzeitig messen. Auch die Auswahl des am besten geeigneten Spannzeugs ist wichtig für die Erzielung von Ergebnissen mit gleichbleibender Genauigkeit. Normalerweise empfehlen wir ein pneumatisches, seitlich wirkendes Spannzeug. Diese Spannzeuge sind selbstausrichtend und ermöglichen einen einstellbaren und von einer Probe zur nächsten gleich bleibenden Spanndruck.
Neben der Auswahl der richtigen Ausrüstung ist auch das Prüfverfahren wichtig für die Erzielung genauer und wiederholbarer Ergebnisse. Es wurde festgestellt, dass eine "Vorlast" die Wiederholbarkeit der Ergebnisse verbessert, weil dadurch Druckkräfte eliminiert werden, die oft beim Einspannen im Spannzeug entstehen. Druckkräfte können dazu führen, dass sich die Proben verbiegen. Wenn keine ordnungsgemäße Vorlast eingeleitet wird, kann es deshalb vorkommen, dass die Querdehnung an einer verbogenen Probe gemessen wird, was zu fehlerhaften Ergebnissen führt. Der Wert der Vorlast sollte so hoch sein, dass die Probe dadurch gerade ausgerichtet, jedoch nicht gedehnt wird.
Softwarepakete wie z.B. Bluehill® verfügen standardmäßig über eine automatische Funktion für die Einleitung einer Vorlast. Diese Funktion ist jedoch nicht bei allen Softwarepaketen vorhanden. In diesen Fällen können die Bediener eine Vorlast manuell einleiten, indem sie vor Beginn der Prüfung die Traversenposition entsprechend anpassen. Ein Nullabgleich der Axial- und Querdehnungsaufnehmer nach Einleitung der Vorlast ist wichtig. Neben dieser Vorlast ist auch eine geeignete Abtastrate ein wichtiges Kriterium. Bei sehr steifen Werkstoffen werden hohe Abtastraten bis 500 Hz empfohlen. Bei anderen Werkstoffen sind niedrigere Abtastraten ausreichend.