Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Biegeversuchen an platten- oder balkenförmigen Proben. Dabei können Proben in zwei entgegengesetzten Richtungen mit homogenen oder inhomogenen Biegemomenten gebogen werden, so dass an den Oberflächen der jeweiligen Probe je nach Biegerichtung Zug- oder Druckspannungen wirken. Mit der Erfindung können unter anderem auch Zug- und Delaminationsuntersuchungen an Proben durchgeführt werden.

Eine der möglichen Experimentalgeometrien ist der so genannte Vier-Punkt- Biege-Test (4PB). Dabei können die Bruchzähigkeit und im Fall von

kompositartigen Proben die Haftung von Schichten, die in einer Grenzschicht einer Sandwichprobe ausgebildet sind, bestimmt werden. Während eines solchen Vier-Punkt-Biege-Tests werden balkenförmige Proben mit definierter Geometrie und Dimensionierung gebogen. Die jeweilige balkenförmige Probe wird mit Hilfe von vier Stiften, bei denen mindestens zwei Stifte als Auflager dienen, verformt. Dabei sind jeweils zwei Paare von Stiften an der Unterseite und an der Oberseite der Probe angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet. Für Zugspannungen auf der Probenoberseite haben die an der Unter- seite angeordneten Stifte einen kleineren Abstand zueinander als das an der

Oberseite angeordnete Stiftpaar (für Druckspannungen an der Probenoberfläche ist das Stiftpaar mit kleinerem Abstand an der Oberseite angeordnet). Beim Biegen der Probe wird mindestens ein Stiftpaar senkrecht (mittels Rotation der Stiftaufnahmen) zur Probenoberfläche bewegt und es wirken dabei Druckkräfte auf die Oberfläche, die eine Biegung der Probe bewirken. Die Biegemomente zwischen dem kleineren Stiftpaar sind dabei über die Probenlänge homogen. Über eine getrennte, nicht-parallele Steuerung der Stiftbewegungen kann während eines Experiments auch auftretenden Asymmetrien gegengewirkt oder, bei Bedarf, diese provoziert werden.

Häufig werden parallel zum Biegen auch Untersuchungen an der gebogenen Oberfläche der Probe durchgeführt. So kann die jeweilige Oberfläche mit einem Messgerät, z.B. einem Mikroskop, insbesondere einem Rasterelektronenmikroskop, während der Biegung untersucht werden. Es ist also eine ge- ringe Bauhöhe und eine Zugänglichkeit erforderlich, um mit einem geringen

Arbeitsabstand des Mikroskops eine gute Bildqualität zu ermöglichen. Bei gleichzeitiger Materialabtragung mit einem fokussierten lonenstrahl ist dabei der euzentrische Punkt der Ionen- und Elektronensäule einzuhalten. Dieser ist gerätespezifisch und erfordert die Einhaltung der maximal zulässigen Proben- höhe. Dies ist bei den bekannten Vorrichtungen je nach Elektronenmikroskop aber nur schwer und mit erhöhtem Aufwand, mit der vorgeschlagenen Vorrichtung jedoch einfach realisierbar.

Außerdem kann an einer Oberfläche der Probe ein Wechsel zwischen Druck- und Zugspannung mit entsprechender Biegung realisiert werden, ohne die

Probe entnehmen und den Testaufbau verändern zu müssen. Dies ist bei den bekannten Vorrichtungen nur mit Umbaumaßnahmen inklusive einer möglichen Unterbrechung des Vakuums möglich. Für den Einsatz in einem Rasterelektronenmikroskops muss dabei die Probe mit der Vorrichtung aus der Va- kuumkammer ausgeschleust werden. Wechselseitige Belastungen bei gleichzeitiger Untersuchung und ohne Unterbrechung des Vakuums sind so nicht realisierbar.

Der für die translatorische Bewegung der Stifte zum Verbiegen der Probe genutzte Antrieb ist aufwändig in seinem Aufbau, wenn sehr kleine Wege oder Wegdifferenzen bei der Biegung berücksichtigt werden sollen und eine geringe Bauhöhe eingehalten werden soll.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung unter Einhaltung einer geringen Bauhöhe die Flexibilität bei der Durchführung von Biegeversuchen mit Lastumkehr an platten- oder balkenförmigen Proben (gegebenenfalls auch mit asymmetrischer Belastung) zu erhöhen und die Zugänglichkeit für Untersuchungen und Manipulationen, insbesondere unter bauraumbeschränkten Bedingungen einer Vakuumkammer an gebogenen Probenoberflächen zu verbessern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwei Drehantriebe in einem Abstand zueinander angeordnet. An den parallel zueinander ausgerichteten Antriebswellen der Drehantriebe ist jeweils ein Flansch befestigt. An den Flanschen sind jeweils mindestens zwei parallel zur Rotationsachse der jeweiligen Antriebswelle ausgerichtete, in einem Abstand zur Rotationsachse und in ei- nem Abstand zueinander angeordnete Stifte als stabförmige Biegeelemente, vorhanden, wobei eine platten- oder balkenförmige Probe jeweils zwischen die beiden stabförmigen Biegeelemente an den beiden Flanschen einführbar ist und bei einer Drehung eines oder beider Drehantriebe mit entgegengesetzter oder gleicher Drehrichtung Biegekräfte auf die Probe ausgeübt werden. Die zwei Drehantriebe sind jeweils einzeln ansteuerbar und mit einer elektronischen Steuer- oder Regeleinheit verbunden.

Das Einführen der Probe zwischen die stabförmigen Biegeelemente sollte bevorzugt erfolgen, wenn ein Drehwinkel der Flansche eingestellt worden ist, bei dem die stabförmigen Biegeelemente auf einer Achse angeordnet sind, die nicht horizontal ausgerichtet ist. Für homogene Spannungszustände auf der Probenoberfläche und homogene Biegemomente sollten die Drehantriebe mit jeweils gleichem

Absolutdrehwinkel in gegensätzlicher Richtung drehbar sein, so dass eine gleichmäßige Biegung der Probe zwischen den stabförmigen Biegeelementen erreicht werden kann.

Mit einer solchen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, alternierend an den gegenüberliegend angeordneten und gebogenen Oberflächen der Probe Zug- und Druckspannungen zu erzeugen, ohne dass eine Pause eingelegt werden muss.

Durch die entkoppelte Bewegung der beiden Drehantriebe ermöglicht und besonders vorteilhaft, ist aber eine asynchrone und asymmetrische Drehung der Drehantriebe, bei der die Flansche zu einem gleichen Zeitpunkt unterschiedliche Drehwinkel aufweisen können.

Durch eine asynchrone und asymmetrische Drehung können gezielt Spannungsgradienten auf der Probenoberfläche zwischen den jeweils inneren stabförmigen Biegeelementen, die am jeweiligen Flansch angeordnet sind, eingestellt werden. Dadurch können graduelle Spannungsunterschiede auf der Probenoberfläche zu spannungsabhängigen Effekten führen, wie dies z.B. für eine bevorzugt definierte Rissausbildung möglich ist. Veränderte äußere Einflüsse, wie z.B. Temperatur oder Atmosphären, können auf einer Probe durch diese eingestellten Biegemomentgradienten mit einer Vielzahl von gleichzeitigen Spannungszuständen untersucht und kritische Spannungen erkannt werden (Fig. 7 und Fig. 8).

Die Entkopplung der Drehantriebe erlaubt eine einfache Kalibrierung der Vor- richtung und eine hohe Präzision bei der Durchführung von Biegeverssuchen.

So kann eine gezielte Nachregelung, z.B. bei Schrittverlusten von Schrittmotoren als Drehantrieb oder bei Getriebespiel, durchgeführt werden.

Die elektronische Steuer- oder Regeleinheit kann mit mindestens einem Sen- sor, der zur Bestimmung von Drehmomenten oder Kräften, die an mindestens einem Flansch oder mindestens einem stabförmigen Biegeelement und/oder der Probe wirken, ausgebildet ist, verbunden sein und dessen Messsignale zur Regelung der Drehbewegung der Flansche mit den stabförmigen Biegeelementen genutzt werden können.

Vorteilhaft sind mindestens zwei Sensoren vorhanden, die zur Bestimmung der zwischen einem Stift als stabförmiges Biegeelement und der Probenoberfläche wirkenden Kraft oder eines an einem Flansch oder stabförmigen Biegeelement, bei Berührung des jeweiligen stabförmigen Biegeelements mit der Probenoberfläche wirkenden Drehmomentes ausgebildet und entsprechend am jeweiligen stabförmigen Biegeelement, Flansch und/oder Drehantrieb angeordnet, sowie mit der elektronischen Regeleinheit verbunden sind. Die elektronische Regeleinheit sollte zur Durchführung einer Kalibrierung und/oder Nullpunktkontaktfindung ausgebildet sein.

Zur besseren Auswertung von Biegeversuchen zur spannungsabhängigen Untersuchung der Probenoberseite und auch 4PB - Adhäsionstests an Sandwichproben, kann eine Messung von Drehmomentunterschieden an den stabförmigen Biegeelementen und/oder Flanschen durchgeführt werden. Es ist auch eine Nachregelung bei Momentenungleichgewichten durch Schrittverluste der Drehantriebe oder Getriebespiele möglich. In Kombination mit den unabhängig voneinander drehbaren Flanschen, kann mithilfe von

Drehmomentaufnehmern, als zur Bestimmung von Drehmomenten geeigneten Sensoren, beispielsweise der Nullpunkt/Kontaktpunkt der Oberfläche des jeweiligen Flansches an der Oberfläche der Probe bestimmt werden. Eine Kalibrierung kann automatisiert durchgeführt werden.

Eine Kalibrierung mit Nullpunktbestimmung kann so erfolgen, dass eine Probe an senkrecht ausgerichteten stabförmigen Biegeelementen an deren Oberflächen eingelegt wird (Fig. 1). Je nach gewünschtem Belastungsmodus (Druck- oder Zugspannung auf der Probenoberseite), können die Flansche mit den stabförmigen Biegeelementen gedreht werden, bis alle vier Biegeelemente Kontakt mit der Probe haben und durch die wirkende Kontaktkräfte an den Kraft- oder Drehmomentsensoren zwischen Flanschen oder stabförmigen Biegeelementen und Antrieb ein zuvor eingestellter geringer Drehmoment- schwellwert gemessen wird (Fig. 2). Die Flansche werden dann ein wenig zurückgedreht, so dass das Drehmoment wieder Null wird. Diese Position wird als Nullposition bzw. Kontaktposition gesetzt. Die beiden Flansche können dabei einzeln verdreht werden. Dadurch kann auf eine absolute Positionsbestimmung und -kalibrierung verzichtet werden. Beim 4PB Versuch mit Sandwichproben wird davon ausgegangen, dass sich ein Riss, der in der Mitte der Probe eingeleitet wird, durch das homogene Biegemoment zwischen den Auflagerpunkten an den innenliegend an den Flanschen angeordneten stabförmigen Biegeelementen, an zwei Rissfronten gleichzeitig in der Grenzschicht zwischen den beiden verklebten Balken einer Probe in Richtung dieser innenliegend angeordneten stabförmigen Biegeelemente ausbreitet. In diesem Fall lässt sich ein Kraftplateau messen, mit dem die Energiefreisetzungsrate berechnet werden kann. Oft kommt es jedoch vor, dass sich ein Riss von der Probenmitte aus in nur eine Richtung ausbreitet, was dazu führt, dass das Biegemoment nicht mehr homogen verteilt ist und die Kraft- Weg-Kurve kein verwertbares Plateau aufweist. Die Momente, die an den beiden Flanschen oder Kräfte und/oder Momente, die an stabförmigen Biegeelementen gemessen werden können, sind dann nicht mehr gleich groß. Dadurch können die Risslängen indirekt gemessen werden. In diesem Fall kann man einen oder beide Flanschdrehwinkel gezielt nachregeln, sodass sich eine höhere Kraftintensität am kürzeren Riss einstellt und das Risswachstum in diesem Teil bevorzugt fortgesetzt wird, sodass die Annahme eines synchronen Risswachstums wiederhergestellt ist. Alternativ können die gemessenen Risslängen direkt ausgewertet werden und damit die Energiefreisetzungsrate ermittelt werden. Dafür ist eine andere Berechnungsmethode, die asymmetrische Risslängen einbezieht, erforderlich.

Vorteilhaft sollten die stabförmigen Biegeelemente zumindest in Oberflächenbereichen, die mit der Oberfläche der Probe in berührendem Kontakt stehen, konvex gekrümmt ausgebildet sein. Dadurch können die wirkenden Reibkräfte zwischen Probenoberfläche und den stabförmigen Biegeelementen durch die erreichbare kleinere linienförmige Auflagefläche reduziert werden. Stabförmige Biegeelemente können dazu beispielsweise einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen. Die wirkenden Reibkräfte können weiter reduziert werden, indem die stabförmigen Biegeelemente mit einem starr mit dem jeweiligen Flansch verbundenen Schaft, auf dem ein Hohlzylinder drehbar angeordnet ist, gebildet sind. Beim Biegen der Probe kann sich der Hohlzylinder drehen, wodurch eine geringere Reibkraftwirkung zu verzeichnen ist. Der Abstand der stabförmigen Biegeelemente zueinander sollte an den jeweiligen Flanschen veränderbar sein. Dadurch kann eine Veränderung der wirkenden Biegekräfte und -momente erreicht werden. Die stabförmigen Biege- elemente können dazu in einer entsprechenden Führung, die beispielsweise in

Form eines Langloches ausgebildet sein kann, bewegt und an einer gewünschten Position fixiert werden. Die Fixierung kann beispielsweise mit einer Klemmvorrichtung realisiert werden. Die Bewegung der stabförmigen Biegeelemente in der jeweiligen Führung kann mit einem geeigneten Antrieb und ggf. zusätzlich mit einem Getriebe realisiert werden. Auch dadurch ist eine gesteuerte Beeinflussung der Biegevorgänge möglich. Es können so die wirkenden Druck-, Zugkräfte, Momente und Biegeradien verändert werden.

Es ist auch eine Anpassung des Abstandes der Antriebswellen der Drehantriebe möglich, wenn insbesondere unterschiedlich dimensionierte Proben untersucht oder unterschiedliche Versuchsbedingungen realisiert werden sollen.

Stabförmige Biegeelemente sollten in ihrer Längsachsrichtung, die parallel zu den Rotationsachsen ausgerichtet sind, eine Länge aufweisen, die mindestens 110 % der Ausdehnung der Probe in dieser Achsrichtung entspricht. Dadurch kann gesichert werden, dass eine gleichmäßige Biegung der Probe über ihre gesamte Breite in dieser Achsrichtung eingehalten werden kann.

An mindestens einer Seite der Vorrichtung sollte ein, das Wandern der Probe in eine Achsrichtung, die parallel zur Längsachsrichtung der unverformten

Probe ausgerichtet ist, verhindernder Anschlag vorhanden sein. Besonders bevorzugt soll ein Wandern der Probe in einer senkrecht zu den Rotationsachsen der Drehantriebe ausgerichtete Achsrichtung vermieden werden. Dazu eignet sich in Antriebsrichtung die Einspannung der stabförmigen Biegeele- mente. Auf der anderen Seite können die Proben nach dem Einlegen mit einem Blech an den Stiften oder einem starren Winkel am Gehäuse gegen Wandern gesichert werden.

Als Drehantriebe können Reluktanz- oder Permanentmagnet-Schrittmotore, Hybridschrittmotore oder Getriebemotore eingesetzt werden. Vorteilhaft können an den Flanschen jeweils vier stabförmige Biegeelemente angebracht und so zueinander angeordnet sein, dass die Probe jeweils zwischen zwei ein Paar bildenden stabförmigen Biegeelementen einführbar ist. Die zwei Paare von stabförmigen Biegeelementen, die gemeinsam an einem Flansch befestigt sind, sollten dabei an zwei gegenüberliegenden Seiten der Rotationsachse des jeweiligen Flansches in einem Abstand zur Rotationsachse und die stabförmigen Biegeelemente eines Paares an zwei gegenüberliegenden Oberflächen der Probe angeordnet sein.

Sind die vier stabförmigen Biegeelemente auf den Flanschen zueinander rechteckig, aber nicht quadratisch angeordnet, führen die unterschiedlichen Abstände zu weiteren Variationsmöglichkeiten, Figur 10, 11, 12.

Im Vergleich zum Stand der Technik sind die unterschiedlichen Biegemodi, die variabel einstellbaren Biegemomente für graduelle Spannungszustände, die vergleichbar geringe Bauhöhe und die Zugänglichkeit für Messgeräte, mit denen Untersuchungen an einer gebogenen Oberfläche von Proben durchgeführt werden sollen, vorteilhaft. Eine Probe kann dadurch auch gleichzeitig mit einem lonenstrahl bearbeitet und einem Elektronenstrahl überwacht werden, um beispielsweise eine aufgetretene Relaxationswirkung bestimmen zu können.

Mit der Erfindung kann eine Umkehr der Biegerichtung, mit der Druck- und Zugspannungen an einer Oberfläche einer Probe erzielt werden, ohne Umbaumaßnahmen, durch einfache Drehrichtungsumkehr der Drehantriebe ermöglicht werden. Es können so mechanische Spannungen in den Probenwerkstoff eingebracht werden, deren Auswirkungen beispielsweise mit einem Mikroskop (Rasterelektronenmikroskop) untersucht werden können.

Es können unterschiedliche Proben untersucht werden, was auch deren Dicke betrifft, ohne dass Umbauten oder zumindest nur geringfügige Anpassungen, an der Vorrichtung erforderlich sind.

Der Aufbau kann sehr gut skaliert werden und ist geeignet für makroskopische Proben, als auch für in-situ Versuche in Mikroskopen oder in analytischen Messgeräten. In der Vakuumkammer eines Rasterelektronenmikroskops ist vor allem die Bauhöhe zu minimieren. Außerdem sind Schmierstoffe und magnetisierbare Metalle zu vermeiden, was mit der Erfindung erreichbar ist.

So kann wegen der erforderlichen geringen Bauhöhe der euzentrische Punkt der Ionen- und Elektronensäule eines REM/FIB Systems erreicht werden.

Bei Anbringung von geeigneten Probenaufnahmen, können Zugversuche durchgeführt werden, indem an die vertikal ausgerichteten Flansche, jeweils an dem oberen stabförmigen Biegeelement oder an den am weitesten voneinander an zwei Flanschen angeordneten stabförmigen Biegeelementen eine Probe befestigt wird, und die Probe dann bei entgegengesetztem Verdrehen der Flansche auf Zug belastet wird, Figur 13. Die Befestigung einer Probe kann dabei formschlüssig mittels gebogener Stirnenden an zwei Stiften, durch eine Klemmverbindung oder durch stoffschlüssige Verbindungen (Kleben, Löten, Schweißen) an den Stirnseiten erreicht werden, um Zugversuche mit der Vorrichtung durchführen zu können.

Mit speziellen Haltern kann eine 3-Punkt-Biegung erzielt werden, Figur 9. Die Flansche sind dabei so auszuführen, dass der Flansch, der nicht bewegt werden muss, nur ein stabförmiges Biegeelement aufweist. Der andere Flansch ist so auszuführen, dass sich ein stabförmiges Biegeelement in der Drehachse befindet. Das zweite stabförmige Biegeelement ist bei dieser Ausführung in einem Abstand zum ersten zu positionieren, der der halben Distanz der Drehachsen entspricht.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.

in schematischer Form ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht und einer Stellung in der eine Probe zwischen stabförmige Biegeelemente einführbar ist; Figur 2 das Beispiel nach Figur 1 in einer Stellung, bei der die stabförmigen Biegeelemente so positioniert sind, dass an der nach oben weisenden Oberfläche der gebogenen Probe Zugspannungen wirken;

Figur 3 das Beispiel nach Figur 1 in einer Stellung, bei der die stabförmigen Biegeelemente so positioniert sind, dass an der nach oben weisenden Oberfläche der gebogenen Probe Druckspannungen wirken.

Figur 4 ein Beispiel bei dem jeweils vier stabförmige Biegeelemente an einem Flansch angeordnet sind;

Figuren 5 und 6 jeweils ein Beispiel, bei denen stabförmige Biegeelemente an einem Flansch unsymmetrisch in Bezug zur Rotationsachse des jeweiligen Flansches angeordnet sind, in zwei Stellungen der Flansche;

Figur 7 ein Beispiel, bei dem die beiden Flansche wie in Figur 3 gegensätzlich, jedoch mit unterschiedlichem Drehwinkel verdreht sind;

Figur 8 ein Beispiel, bei dem die Drehantriebe in gleicher Drehrichtung gedreht worden sind;

Figur 9 ein Beispiel bei dem ein einzelner Flansch fixiert gehalten und mit einem Drehantrieb und zwei in einem Abstand zueinander angeordneten stabförmigen Biegeelementen eine Biegung einer Probe erreichbar ist und der fixierte einzelne Flansch einen Gegenhalter für die Probe bildet;

Figur 10 das Beispiel nach Figur 4 bei dem die Probe zwischen jeweils zwei der vier stabförmigen Biegeelemente geführt und durch Drehung der Drehantriebe in entgegengesetzter Richtung eine Biegung einer Probe erreicht worden ist; Figur 11 ein Beispiel gemäß Figur 4, mit geänderten Biegeelement- abständen, bei dem die Probe zwischen den zwei mit jeweils einem Drehantrieb drehbaren Flanschen in einer anderen Position angeordnet ist und mit den Drehantrieben eine Drehung in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung erreicht worden ist; das Beispiel nach Figur 4 und 11 mit entgegengesetzter Drehrichtung der Flansche und Drehantriebe; eine an den äußeren Stirnseiten gebogene Probe, bei der die gebogenen Stirnseiten formschlüssig um jeweils ein stabförmiges Biegeelement, das an jeweils einem Flansch angeordnet ist, gebogen sind, so dass bei Drehung der Flansche mit entgegen gesetzter Drehrichtung ein Zugversuch durchführbar ist und

Figur 14 in schematischer Form eine Probe für die Durchführung eines Vier-Punkt-Biege Versuchs zur Messung der Adhäsi- onseigenschaften von Sandwichproben, bei denen der Rissfortschritt beeinflusst werden kann, bzw. einer asymmetrischen Rissöffnung mit der Erfindung entgegengewirkt werden kann sowie die entsprechend wirkenden Kräfte und Momente und die Kräfte, die bei Verformungen durch Bie- gung einer Probe bei einem symmetrischen und einem asymmetrischen Riss auftreten.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel sind zwei Flansche 3, die mit jeweils einer Antriebswelle eines nicht dargestellten Drehantriebs verbunden sind, in einer Stellung gezeigt, bei der die Flansche 3 so verdreht sind, dass die zwei an den Flanschen 3 befestigten Biegeelemente 2 in einer vertikal ausgerichteten Achse in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Dazu sind die Drehantriebe so aktiviert worden, dass sich die Flansche in diese Position gedreht haben.

Die Rotationsachse ist im Flächenschwerpunkt der Flansche 3 angeordnet, in dem sich die eingezeichneten Punkt-Punkt-Linien schneiden. Die Achse der Biegeelemente muss nicht zwingend durch die Rotationsachse verlaufen.

In dieser Stellung der Flansche 3 kann eine platten- oder balkenförmige Probe 1 sehr einfach auf die hier vertikal unten an den Flanschen 3 angeordnete Biegeelemente 2, die parallel zur Rotationsachse ausgerichtet sind, aufgelegt werden.

Am hier gezeigt rechten und linken Rand ist jeweils ein Anschlag 4 vorhanden, an dem sich die entsprechende Stirnfläche der Probe 1 abstützen kann, um ein Wandern der Probe 1 entlang seiner Längsachse zu verhindern.

Mit der Darstellung von Figur 2 wird verdeutlicht, wie eine Biegung der Probe 1 erreicht werden kann, bei der an der nach oben weisenden Oberfläche der Probe Zugspannungen wirken und die Probe 1 in diese Richtung konvex mit an den Oberflächen der Probe 1 wirkenden, mit stabförmigen Elementen 2 eingeleiteten, Druckkräften gebogen worden ist. Dazu wurden die Flansche 3 so gedreht, wie dies mit den Pfeilen verdeutlicht ist. Durch die Drehung der Flansche 3 mit zueinander entgegengesetzter Drehrichtung erfolgt das Biegen der Probe 1 mittels der vier Biegeelemente 2.

Bei der in Figur 3 gezeigten Biegeposition wurden die Flansche 3 mit den jeweiligen Biegeelementen 2 in entgegen gesetzter Drehrichtung gedreht, so dass die Probe 1 von oben gesehen konkav verformt worden ist und an der nach oben weisenden Oberfläche Druckspannungen im Probenwerkstoff wirken. Dies kann mit Druckkräften, die mit den gedrehten Biegeelementen 2 auf die Probe 1 ausgeübt werden, erreicht werden.

Es genügt also allein eine Drehrichtungsumkehr, um an Oberflächen von Proben 1 alternierend Druck- und dann Zugspannungen oder umgekehrt wirken zu lassen. Ein Umbau der Vorrichtung ist dazu nicht erforderlich.

Die Figur 4 zeigt ein Beispiel mit jeweils vier Biegeelementen 2, die an einem Flansch 3 angeordnet sind. Oberhalb und unterhalb der Probe 1 sind dabei jeweils zwei Biegeelemente 2 in einem Abstand zueinander und in einem Abstand zur Rotationsachse des jeweiligen Flansches 3 angeordnet. Die Abstän- de können an Ober- und Unterseite jeweils gleich groß sein.

Mit einem so ausgebildeten Beispiel kann durch eine gegenläufige Drehung der Flansche 3 in jeweils eine Richtung eine konkave Biegung der Probe 1 an der vertikal nach oben weisenden Oberfläche mit entsprechender konvexer

Biegung der vertikal unteren Probenoberfläche erreicht werden, was zu Druckspannungen im Bereich der vertikal oberen und zu Zugspannungen an der vertikal unteren Oberfläche der Probe 1 führt. Werden die Flansche dann in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung gedreht erfolgen Biegung und Kraftwirkung genau umgekehrt.

Bei einer Anordnung der Biegeelemente 2 vertikal ober- und unterhalb der Probe 1, bei der die Probe 1 mit kleinem Spiel zwischen den vertikal oben und unten angeordneten Biegeelementen 2 angeordnet werden kann, können sehr einfach und schnell wechselnde Spannungswirkungen an den Oberflächen der Probe 1 erreicht, wenn die Drehrichtung der Flansche 3 entsprechend schnell und synchron an den beiden Flanschen 3 gewechselt wird. Die Figuren 5 und 6 sollen verdeutlichen, dass auch eine unsymmetrische entsprechende Anordnung von Biegeelementen 2 an einem Flansch 3 in Bezug zur Rotationsachse, die bei diesem Beispiel im Flächenschwerpunkt des jeweiligen Flansches 3, also in der Darstellung im Schnittpunkt der Punkt-Punkt- Linien angeordnet ist, möglich ist, um die entsprechenden Kraft- und Biege- Wirkungen auf die Probe 1 ausüben zu können.

Mit den Figuren 7 und 8 sollen Möglichkeiten verdeutlicht werden, wie mit unterschiedlicher Drehung von Flanschen 3 eine Probe 1 mit stabförmigen Biegeelementen 2 bei der Drehung der Flansche 3 gebogen werden kann.

Figur 9 zeigt ein Beispiel für die Durchführung eines 3-Punkt-Biege-Versuchs, bei dem an einem Flansch 3 lediglich ein stabförmiges Biegeelement 2 angeordnet ist, das ein Widerlager bei der Drehung des jeweils anderen Flansches 3 bilden kann. An diesem anderen Flansch sind dann mindestens zwei stab- förmige Biegeelemente 2 in einem Abstand zueinander angeordnet, zwischen denen die Probe 1 geführt und mit denen eine Biegung der Probe 1 erreicht werden kann. Wobei sich ein Biegeelement 2 in der Drehachse des Flansches 3 befindet.

Die Figuren 10 bis 12 zeigen Beispiele bei denen an den Flanschen 3 jeweils vier stabförmige Elemente 2 vorhanden sind und die bei Drehung der Flansche

3 für die Biegung einer Probe 1 in unterschiedlicher Form genutzt werden können.

Figur 13 zeigt ein Beispiel für die Durchführung eines Zugversuches. Dabei sind die Stirnseiten der Probe 1 so gebogen, dass sie stabförmige Biegeelemente 2 an zwei Flanschen 3 hintergreifen und so eine formschlüssige Verbindung erreichbar ist. Werden die Flansche 3 mit entgegengesetzter Drehrichtung gedreht, kann ein Zugversuch durchgeführt werden. Dazu können an den Flanschen 3 und/oder stabförmigen Elementen 2 mit entsprechend ausgebildeten und angeordneten Sensoren gemessene Kräfte und/oder Momente genutzt werden.

In Figur 14 ist eine Probe 1 gezeigt, die als Sandwichprobe mit zwei mit einem adhäsiven Film 10 verbundenen Siliziumplättchen 1.1 und 1.2 ausgebildet ist, die einem Vierpunktbiegeversuch 4PB unterzogen wird. Im oberen

Siliziumplättchen 1.1 ist ein Voranriss 11 ausgebildet. In diesem Bereich kann sich eine Rissausbreitung 12 entlang der Verbindungsfläche zwischen den mit dem adhäsiven Film 10 verbundenen Siliziumplättchen 1.1 und 1.2 bei der Biegung der Probe 1 ausbilden.

Es kann davon ausgegangen werden, dass sich ein Riss 12, der in der Mitte der Probe 1 eingeleitet wird, durch das homogene Biegemoment zwischen den inneren stabförmigen Biegeelementen 2 bei deren Drehung und Biegung der Probe 1, an zwei Rissfronten gleichzeitig in der Grenzschicht zwischen den beiden verklebten Siliziumplättchen 1.1 und 1.2 in Richtung der an der Probe

1 weiter innen angeordneten stabförmigen Biegeelemente 2 ausbreitet. In diesem Fall lässt sich ein Kraftplateau messen, mit dem die Energiefreisetzungsrate berechnet werden kann. Oft kommt es jedoch vor, dass nur eine Seite aufreißt, was dazu führt, dass das Biegemoment nicht mehr homogen verteilt ist und die Kraft-Weg-Kurve kein verwertbares Plateau aufweist. Die

Momente, die an stabförmigen Biegeelementen 2 oder den zugehörigen Flan- sehen 3 gemessen werden können, sind dann nicht mehr gleich groß. Die Risslängen können so indirekt gemessen werden. In diesem Fall kann man einen oder beide Flansche 3 gezielt nachregeln, so dass sich eine höhere Kraftintensität an der Rissspitze des kürzeren Risses einstellt und das Risswachstum in diesem Teil bevorzugt fortgesetzt wird, so dass die Annahme eines synchronen Risswachstums wiederhergestellt werden kann. Oder die gemessenen Risslängen können direkt ausgewertet werden. Da die Symmetrievoraussetzung dann nicht mehr gegeben ist, ist - unter Einbeziehung der unterschiedlichen Risslängen - eine andere Berechnung der Energiefreisetzungsrate erfor- derlich.