Titel: Brix, über die Cohäsions- und Elasticitätsverhältnisse der Eisendrähte.
Autor: Brix, A. F. W.
Fundstelle: 1837, Band 66, Nr. LXXIV. (S. 334–349)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj066/ar066074

LXXIV. Ueber die Cohäsions- und Elasticitätsverhältnisse einiger beim Bau der Hängebrüken in Anwendung kommenden Eisendrähte; von A. F. W. Brix.

Die in Frankreich seit mehreren Jahren gebräuchlich gewordene Anwendung der Eisendrähte zu den Hängebrüken hat mehrfach Veranlassung |335| gegeben, die absolute Festigkeit derselben durch directe Versuche auszumitteln; bei Gelegenheit des beabsichtigten Baues mehrerer Drahthängebrüken über die Ruhr gewann dieser Gegenstand neuerdings auch in Preußen ein erhöhtes Interesse, und es wurden Versuche in Anregung gebracht, um dadurch bestimmte Erfahrungen über die Festigkeit der Drahte aus den preußischen Fabriken zu erlangen, woran es bisher noch immer gefehlt hat. Da man zum Bau jener Brüken die Anwendung französischer Eisendrähte vorgeschlagen hatte, weil dieselben angeblich ein größeres Widerstandsvermögen als die preußischen Drahte darbieten sollten, so wurde für angemessen erachtet, die angeregten Versuche nicht bloß auf leztere zu beschränken, sondern sie auch auf diejenigen Drähte auszudehnen, die man in Frankreich zu den Hängebrüken anzuwenden pflegt; indem nur auf diesem Wege eine positive Gewißheit darüber zu erlangen war, ob und in wie weit die preußischen Drahtsorten den französischen wirklich nachstehen. Eine hohe Verwaltung für Handel, Fabrikation und Bauwesen hat mit großer Liberalität diese Versuche zu genehmigen und die königl. technische Gewerbedeputation damit zu beauftragen geruht; und nachdem von Seiten des wirklichen Geheimen Ober-Regierungsrathes und Directors, Hrn. Beuth, die Ausführung derselben Hrn. Brix übertragen worden ist, hat derselbe nicht weniger als zwei und siebenzig Versuche mit preußischen, französischen, schweizerischen und englischen Eisendrahten von 1,28 bis 1,54 Linien Dike angestellt, worüber folgende wichtige Schrift den ausführlichen Bericht enthält:

Abhandlung über die Cohäsions- und Elasticitätsverhältnisse einiger, nach ihren Dimensionen beim Bau der Hängebrüken in Anwendung kommenden Eisendrähte des In- und Auslandes. Von A. F. Brix. königl. Fabriken-Commissionsrath etc. Mit 2 Kupfertafeln. Berlin, 1837.

Hr. Brix hat sich bei diesen Versuchen aber nicht bloß auf die Ausmittelung der zum Zerreißen der Eisendrahte erforderlichen Kraft beschränkt, sondern auch die Elasticitätsverhältnisse, die Anfangsgränze der permanenten Rekungen, den Betrag derselben bis zu dem Augenblik des Zerreißens u. d. m. mit möglichster Genauigkeit zu ermitteln gesucht; denn nur dadurch durfte man hoffen, solche Resultate zu gewinnen, die, abgesehen von dem wissenschaftlichen Interesse, auch in der Praxis als sichere Anhaltspunkte zum Grunde gelegt werden können. Es kam daher auf eine solche Anordnung der in Anwendung zu bringenden Vorrichtung an, die in jedem Augenblik nach Belieben ein Belasten und Entlasten des eingespannter |336| Drahtes gestattete, und dabei mit Sicherheit das Maaß der jedesmaligen Spannung und zugleich die zugehörigen Dehnungen und respective Zusammenziehungen möglichst genau angab. Unter allen Apparaten zu gleichem Zwek, konnte keiner den gemachten Anforderungen so vollkommen einsprechen, als derjenige, welcher in der vom Professor Pfaff besorgten Uebersezung der bekannten Versuche von Peter Lagerhjelm, Nürnberg 1829, beschrieben und abgebildet ist. Dieser wurde daher im Allgemeinen bei der Construction desselben zum Grunde gelegt, jedoch mit einigen Vereinfachungen, welche rüksichtlich der geringeren Maaßverhältnisse der zu prüfenden Metalldrähte als zwekmäßig erschienen.

Die Drähte wurden nämlich, nachdem sie vorher gehörig gerade gerichtet waren, in Langen von etwa 4 Fuß zu den Versuchen angewendet und in horizontaler Lage mit beiden Enden fest eingeklemmt. Das eine Ende derselben wirkte mittelst der zum Einklemmen dienenden Vorrichtung auf den kurzen Arm eines Winkelhebels, dessen horizontal auf einer Unterlage ruhender langer Arm an seinem äußersten Ende eine Waagschale zur Aufnahme von Gewichten trug, um da, durch jede beliebige Spannung hervorbringen zu können. Mit dem anderen Ende standen die Drähte mit einer Schraube in Verbindung, durch deren mittelst Kurbel, Getriebe und Zahnrad bewirkte Drehung dieselben so lange angezogen wurden, bis der lange Hebelsarm sich von seiner Unterlage erhob und frei schwebte, wo dann der Draht diejenige Spannung erlitt, welche durch Multiplication der Hebelbelastung mit dem Verhältniß der Hebelsarme (= 20,2) erhalten wird. Zur Ausmittelung der Dehnungen dienten zwei auf dem Draht befestigte Nonien, die sich mit demselben längs einer unverrükbaren Scale bewegten und dadurch die jedesmalige Länge des Drahtes vom Nullpunkte des einen bis zum Nullpunkte des anderen Nonius in Viertel- und Hundertel-Linien anzeigten.

Drahtsorten; deren Ursprung, Stärke und Gewicht.

Obgleich beabsichtigt war, die angeordneten Versuche über die Elasticitäts- und Cohäsionsverhältnisse der Eisendrähte auf eine ganze Reihenfolge von Nummern, von der stärksten bis zur schwächsten Sorte, auszudehnen, so mußte man sich doch vorläufig, um zunächst dem praktischen Bedürfnisse Genüge zu leisten, bloß auf diejenige Drahtsorte beschränken, welche vorzugsweise zum Bau der Hängebrüken angewendet wird. Dieß ist die Sorte, welche in Frankreich die Fabriknummer 18 führt und nach der Angabe französischer Schriftsteller 3 Millimeter = 1,376''' preuß. im Durchmesser hat. Von den aus inländischen Fabriken bezogenen Drähten entsprach keine |337| Sorte jenem Durchmesser genau, weßhalb man sich veranlaßt sah, die nächststärkere und nächstschwächere Sorte, nämlich die Sorten Feinmemel und Klinkmemel, der vorgeschriebenen Prüfung zu unterwerfen. Hiezu wurden die Drähte größten Theils in demselben Zustande verwendet, wie sie aus den betreffenden Fabriken geliefert waren, und nur sechs Versuche sind mit Drähten gemacht worden, die ohne Zutritt der Luft sorgfältig ausgeglüht waren, um den Einfluß kennen zu lernen, den das Glühen auf die Festigkeit des Eisens ausübt.

Die Drähte wurden in einzelnen Stüken von 46'' Länge angewendet, wie es der Apparat forderte; sie wurden zuerst ohne Ziehen und Hämmern so gut als möglich gerade gerichtet, und die noch übrigen Krümmungen durch Pressen im Schraubstoke zwischen Bleibaken entfernt; dennoch blieben einzelne Krümmungen, welche erst während der Versuche verschwanden und Ursache der Unregelmäßigkeiten in den Resultaten waren. Das Gewicht des laufenden Fußes wurde aus der Wägung von 20' bestimmt; der Durchmesser durch Messungen von 4 bis 5 Stellen, welche in rechtwinkelig auf einander stehenden Richtungen vorgenommen und bei merklicher Abweichung auch auf die zwischenliegenden Durchmesser ausgedehnt wurden.

Die angestellten 72 Versuche sind in den beigefügten Tabellen in vierzehn Versuchsreihen geordnet- deren jede eine bestimmte Drahtsorte von ein und demselben Ringe begreift. Die ersten acht Versuchsreihen begreifen inländische Drähte aus unseren märkischen und rheinischen Fabriken, die vier nächstfolgenden aber französische Drähte, welche sämmtlich direct aus den betreffenden Fabriken, leztere über Paris und Straßburg, bezogen wurden. Die dreizehnte Versuchsreihe begreift schweizerischen Draht aus der Fabrik von Neuhaus und Panserot in Bienne (Kanton Bern), welcher beim Bau der großen Hängebrüke bei Freiburg Anwendung fand, während die vierzehnte und lezte Versuchsreihe mit englischem Drahte geschah, der durch eine hiesige Handlung über Hamburg bezogen worden war.

Verfahren bei den Versuchen.

Nachdem die Drähte gemessen, gewogen und gehörig gerade gerichtet waren, wurden sie mit ihren beiden Enden vermittelst der konischen Stahlbaken in den Kluppen eingeklemmt, und dann durch Drehung der Kurbel so lange angezogen, bis der Hebel sich ein wenig von seiner Unterlage erhoben hatte. Wenn der Hebel an seinem äußersten Ende bloß mit der leeren Waagschale belastet war, so entsprach dieß, wie der vorläufige Versuch ergab, einer Längenspannung des Drahtes = 262,6 Pfd. Unter dieser anfänglichen Spannung ließ man den Draht eine Zeit lang stehen, damit die Stahlbaken |338| hinreichend einbeißen und sich in den Kluppen gehörig festsezen konnten, wonach die Nonien an ihm befestigt und deren Klappen so gestellt wurden, daß ihre Limbusse die Scalen überall berührten und denselben genau parallel waren. Die Nullpunkte der ersteren ließen sich zwar nicht genau auf die der lezteren stellen, weil es hiezu an einer feinen Mikrometerbewegung fehlte; indessen war dieß auch weder für die Beobachtung noch für die Berechnung durchaus erforderlich, weßhalb man sich begnügte, beide Nonien nach der Seite ihrer Bewegung hin mit ihren Nullpunkten um einige Hundertel Linien über die gleichnamigen Punkte der Scalen vortreten zu lassen, und zwar der rechte Nonius etwas mehr als der linke, um negative Differenzen zu vermeiden. Wird nämlich die Anzeige des linken Nonius von der des rechten subtrahirt, so erhält man in der Differenz die Größe, um welche der Abstand zwischen den Nullpunkten beider Nonien den der Scalen übertrifft; und da der leztere genau 3' = 432''' beträgt, so muß umgekehrt jene Differenz zu dieser Länge addirt werden, um den Abstand der Nonien zu erhalten. Dieser Abstand mag die Länge des Drahtes heißen, da offenbar die beobachteten Dehnungen nur von seiner Größe abhängig seyn können. – Jene anfängliche Hebelbelastung wurde nun, nachdem die zugehörigen Anzeigen der Nonien abgelesen und in der Liste notirt waren, durch successive Gewichtszulagen immer mehr vergrößert. In der Regel betrug jede neue Zulage an Gewicht 5 Pfd. auf der Waagschale, welches einer Vermehrung in der Spannung des Drahtes = 101 Pfd. entspricht, wohingegen man in der Nähe der Elasticitätsgränze und kurz vor dem Zerreißen aus leicht begreiflichen Gründen mit geringeren Gewichtszulagen weiter ging. Das Ablesen der Nonien, besonders nachdem die Elasticitätsgränze überschritten war, geschah aber erst nach ein- oder mehrstündiger Einwirkung einer jeden neuen Hebelbelastung, um dem Drahte Zeit zu lassen, die seiner Spannung entsprechenden Dehnungen ganz anzunehmen. War das Maximum der Dehnung eingetreten und notirt, so wurde die Belastung des Hebels jedesmal wieder auf die anfängliche Belastung zurükgebracht, um dadurch die nach jenen Operationen statthabende Länge des Drahtes, und durch deren Vergleichung mit der ursprünglichen Länge die erlittene bleibende Rekung kennen zu lernen.

Die Hauptfrage, um welche es sich ursprünglich handelte, betrifft zunächst

Die absolute Festigkeit.

Die hierauf bezüglichen Versuche führten zu sehr befriedigenden Resultaten; die Zahlen, welche bei einer und derselben Drahtsorte |339| erhalten wurden, zeigen eine Uebereinstimmung, welche um so erfreulicher ist, da keiner der angestellten Versuche wegen schlechter Drahtbeschaffenheit u.s.w. ausgeschlossen zu werden brauchte. Folgende Tabelle enthält die Mittelwerthe für die absolute Festigkeit der nicht geglühten Drähte:

Textabbildung Bd. 66, S. 339
|340|

Was zunächst die Drahte aus den märkischen und rheinischen Fabriken betrifft, so sieht man, daß die dikere Drahtsorte, der sogenannte Feinmemel, eine verhältnißmäßig bedeutend geringere Haltbarkeit gezeigt hat, als der dünnere Klinkmemel, und es scheint daraus hervorzugehen, daß diese Drahtsorte zum Bau der Hängebrüken mehr geeignet ist als jene. Diese Folgerung erhält noch mehr Gewicht durch den Umstand, daß beide Sorten denselben Preis haben, nämlich der Centner 10 Thlr. kostet, während ein Centner Klinkmemel zwischen 5 und 600 Fuß Länge mehr hat, als ein Centner Feinmemel, woraus zu Gunsten des ersteren ein nicht unbedeutender ökonomischer Vortheil entspringt. Um dieß an einem Beispiele darzuthun, wählen wir die beiden Drahtsorten der I. und III. Versuchsreihe, aus der Fabrik von Schmidt und Söhne herrührend, von denen erstere durch eine Längenspannung = 1264,5 Pfd., leztere durch 960,9 Pfd. zerrissen worden ist. Ein Seil, aus 1000 in einem Bündel neben einander liegenden Drähten der Sorte Feinmemel gebildet, wird daher gleiche Festigkeit haben mit einem eben solchen Seile, welches aus 1316 Drahten der Sorte Klinkmemel besteht, und da von diesen beiden Drahtsorten der laufende Fuß beziehlich 1,50 bis 1,07 Loth wiegt, so wird das Gewicht des einen Seiles 47 Pfd., das des anderen aber nur 44 Pfd. für den laufenden Fuß betragen, welches eine Kostenersparniß von beinahe 7 Proc. zu Gunsten des Klinkmemels gibt. Daß diese Folgerung durch die Verschiedenheit in den Dehnungsgrößen beider Drahtsorten keinen Eintrag erleidet, wird nachher deutlich werden, wenn die Resultate in Bezug auf das Elasticitätsverhalten der Drähte im Allgemeinen dargelegt worden sind. – Im Allgemeinen ergibt sich, daß die rheinischen und märkischen Drahte gegen die französischen keineswegs zurükstehen. Das Mittel aus den einheimischen Drähten ist 106968, das der französischen 106633 Pfd. pro □ Zoll. Bei weitem der stärkste von allen versuchten Drahten ist aber der schweizer Draht aus der Fabrik von Neuhaus und Panserot in Bienne im Kanton Bern, dessen enorme Festigkeit von über 130000 Pfd. pro □ Zoll als ganz isolirt dasteht, und vollkommen die Kühnheit rechtfertigt, mit welcher der geschikte Architekt, Hr. Chaley, die Hängebrüke bei Freiburg in der Schweiz in einer Länge von 845 rheinländischen Fuß, ohne andere Unterstüzung als die an den Enden, aus diesem Drahte construirt hat.

Es mag nun noch eine kurze Uebersicht derjenigen Versuche folgen, zu welchen die Construction der Drahtbrüken schon früher Veranlassung gegeben hat.

Nach Buffon ist die absolute Festigkeit der Eisendrähte von |341| 2,26 Millim. im Durchmesser im Mittel zweier Versuche = 60 Kilogr. pro □ Millim., oder pro □ Zoll preuß. = 87754,5 Pfd.

Bei Gelegenheit der Erbauung der großen Hängebrüke über die Mersey bei Runcorn, machte Telford verschiedene Versuche mit Drahten, welche folgende Resultate gaben:

Ein Draht von 1/10 Zoll = 1,2 Linien engl. im
Durchmesser wurde zerrissen durch 738 Pfd. avoir
du poids welches nach preuß. Maaß und Gewicht
eine Festigkeit gibt



=



96562 Pfd.
Im Mittel von 9 anderen Versuchen mit Drähten
von demselben Durchmesser wurde die zum
Zerreißen erforderliche Kraft = 630 Pfd. a. d. p.
gefunden; dieß gibt auf gleiche Weise



=



82431 Pfd.
Durch 12 andere Versuche fand man 634 Pfd.,
also pro □ Zoll preuß

=

82954 Pfd.
Ein Draht von 6/70 Zoll = 1,03 Linien engl.
im Durchmesser wurde durch 531 Pfd. a. d. p.
zerrissen; gibt pro □ Zoll preuß.


=


95339 Pfd.
Ein Draht von 6/100 Zoll = 0,72 Linien engl.
im Durchmesser zerriß unter 277 Pfd. a. d. p.;
also die Festigkeit pro □ Zoll preuß


=


100604 Pfd.

Nach Versuchen von Seguin d. a. ergaben sich unter anderen folgende Resultate:

Zwei Drähte aus einer unbekannten Fabrik in
Bourgogne, Sorte Nr. 7 und 18, von resp. 1,062
und 3,366 Millim. im Durchmesser, gaben
durchschnittlich pro □ Millim. 65,25 Kilogr., also
pro □ Zoll preuß




=




95433 Pfd.
Eine ganze Versuchsreihe mit ungeglühten
Drähten aus der Fabrik der Wittwe Fleur in
Besançon, in aufsteigender Ordnung von Nr. 1
bis 23, oder mit zunehmender Dike von 0,62 bis
5,94 Millim. im Durchmesser, gab als Maximum
86,98, als Minimum 49,32 Kilogr. pro □ Millim.
Das Mittel von allen Versuchen, im Ganzen 97
an der Zahl, war aber 68,56 Kilogr. pro
Millim. oder








=








100274 Pfd.

Dufour machte Versuche mit den Drahtnummern 4, 13, 17 und 19, welche ungefähr den Diken von 1, 2, 3 und 4 Millim. entsprachen, und fand folgende Resultate:

Draht aus der Fabrik von La Ferriére, Mittel
von 25 Versuchen = 72,5 Kilogr. pro □ Millim.,
oder pro □ Zoll preuß.


=


106037 Pfd.
|342|
Draht aus der Fabrik von Duroveray und
Carteret et in St. Gingolf; Mittel von mehr als
40 Versuchen = 60 Kilogr. pro □ Millim., oder
pro □ Zoll preuß.



=



87755 Pfd.

Die Festigkeit der vorher geglühten Drahte hat für den Bau der Hängebrüken wenig oder gar kein, für die Anwendung zu Drahtseilen bei der Schachtförderung aber ein hohes Interesse, seitdem in Vorschlag gebracht worden ist, sich zu diesen Seilen, der größeren Biegsamkeit wegen, der ausgeglühten Drahte zu bedienen. Um daher auch in dieser Beziehung bestimmte Erfahrungen mit einheimischen Drahten zu gewinnen, wurden von jeder der beiden Sorten Feinmemel und Klinkmemel aus der Fabrik von Schmidt und Söhne drei Drahte gewählt, und nachdem man sie ohne Zutritt der Luft in einem cylindrischen Blechrohre sorgfältig hatte ausglühen lassen, denselben Versuchen wie die übrigen Drahte unterworfen. Die Resultate dieser Versuche, welche die Versuchsreihen Nr. II. und IV. bilden, sind in nachstehender Tafel mit denen der nicht geglühten Drähte der I. und III. Versuchsreihe zusammengestellt:

Textabbildung Bd. 66, S. 342

Im Mittel von diesen Versuchen, die einzeln eine höchst befriedigende Uebereinstimmung gewähren, kann man annehmen, daß die Festigkeit des geglühten Drahtes sehr nahe gleich 0,62 der Festigkeit des nicht geglühten ist, oder, daß Eisendraht durch das Ausglühen beiläufig 38 Proc. von seiner Haltbarkeit verliert. – Nachtheiliger stellt sich dieß Verhältnis nach den Ergebnissen der bereits erwähnten französischen Versuche von Seguin und Dufour, nach welchen durchschnittlich die Festigkeit des geglühten Drahtes nur 0,488 oder noch nicht die Hälfte der Festigkeit der nicht geglühten Drähte beträgt, was mit den Angaben anderer französischer Schriftsteller übereinstimmt.47)

Längendehnung im Allgemeinen.

Die nummerischen Ergebnisse enthält folgende Tabelle, in welche nur die Mittelwerthe der Beobachtungen aufgenommen sind:

|343|
Textabbildung Bd. 66, S. 343
|344|

Es ist eine bekannte Thatsache, und die gegenwärtigen Versuche bestätigen sie aufs Neue, daß, wenn Metallstäbe oder Drahte durch Kräfte, welche eine gewisse Gränze nicht überschreiten, nach der Richtung ihrer Länge gespannt werden, alsdann Ausdehnungen entstehen, die gänzlich wieder verschwinden, sobald die spannende Kraft zu wirken aufhört, während bei größeren Spannungen die Metallstabe ihre Ausdehnungen nicht gänzlich verlieren, sondern theilweise als permanente Verlängerungen beibehalten. In lezterem sind die Dehnungen, wie sich bei näherer Untersuchung ergab, zu betrachten als aus zwei Theilen bestehend, von denen der eine, eben so wie die Dehnungen innerhalb der Elasticitätsgränze, der spannenden Kraft proportional ist und mit derselben wieder verschwindet, während der andere Theil, der sich als eine permanente Verlängerung des Drahtes manifestirt, in einem viel höheren Verhältnisse zunimmt, ohne jedoch in lezterer Beziehung eine bestimmte Gesezmäßigkeit wahrnehmen zu lassen. Zur näheren Erläuterung dieses Resultats, welches durch sämmtliche Versuche ganz unzweifelhaft bestätigt wird, mag hier nur einer derselben, nämlich der 65ste Versuch, in einer etwas veränderten Darstellung Plaz finden.

|345|

Tafel der progressiven Verlängerungen eines nicht geglühten Drahtes mit der Zunahme seiner Längenspannung.

Textabbildung Bd. 66, S. 345

Die Rubrik d enthält die beobachteten totalen Verlängerungen, welche den nebenstehenden Gewichten entsprechen, c die dem Drahte verbliebene permanente Rekung, und f gibt den Unterschied von d und e oder die wieder aufgehobene Ausdehnung. Die leztere ist der deutlicheren Uebersicht wegen noch auf 1 Pfd. Hebelbelastung reducirt worden.

Man muß es also wenigstens in Bezug auf Eisendrahte als eine feststehende Thatsache ansehen, daß die Ausdehnungen jenseits der Elasticitätsgränze allemal aus zweien Theilen zusammengesezt sind, von denen der eine eben so wie die innerhalb jener Glänze bewirkten Dehnungen der spannenden Kraft proportional ist und mit derselben verschwindet, während der andere Theil sich als eine permanente Verlängerung des Drahtes kund gibt, obgleich in lezterer Beziehung eine bestimmte Gesezmäßigkeit nicht hat ermittelt werden können. Hieraus läßt sich auf zwei, von einander wesentlich verschiedene Eigenschaften des Eisens schließen, welche in diesem Metalle nebeneinander bestehen, ohne sich gegenseitig in ihrem Verhalten bei |346| einer statthabenden Längenspannung zu stören. Die eine von ihnen entspricht genau dem Begriff der vollkommenen Elasticität, und soll daher unter dieser Benennung hier verstanden werden, obwohl man sie auch die Spannkraft zu nennen pflegt. Die andere, welche wir nach Dr. Pfaff 48) die Verschiebbarkeit (Ductilität) nennen wollen, begreift die Fähigkeit, eine Aenderung in der ursprünglichen Lage der Theile durch spannende Kräfte je nach der Größe derselben entweder ganz zu verhindern, oder bis zu einem gewissen Maximum zu gestatten, ohne daß dieß jedes Mal eine Trennung der Theile herbeizuführen braucht. Jene scheint an keine Zeit gebunden zu seyn, denn sie zeigt sich selbst bei den kleinsten Spannungen augenbliklich als wirksam; diese erfordert dagegen, um sich bemerklich zu machen, eine Kraft von bestimmter Größe, und selbst dann tritt sie nur allmählich, in der Regel erst nach mehreren Stunden, in volle Wirksamkeit. Obige Kraft ist diejenige Längenspannung, welche die erste bleibende Rekung des Metallstabs oder Drahtes hervorbringt, und sie kann als die Anfangsgränze der Verschiebbarkeit angesehen werden. Ihre endliche Gränze findet diese Eigenschaft aber in der zur Ueberwältigung der Cohäsion erforderlichen Spannung; denn nach dem Zerreißen der Drahte zeigten die Enden bei abermaliger Längenspannung sich nur noch elastisch, und zwar auf ganz gleiche Weise, wie vor dem Zerreißen; von permanenter Rekung war hingegen wenig oder gar nichts zu bemerken. Dasselbe Phänomen zeigte sich aber auch schon vor dem Zerreißen, wenn der Draht nach mehrstündiger Einwirkung der spannenden Kraft die ganze Rekung angenommen hatte, der er bei dieser Spannung fähig war. Wurde nämlich diese Spannung dann aufgehoben und der Draht einer neuen Operation der progressiven Belastung unterworfen, so war die Verschiebbarkeit fast ganz entfernt, d.h. der Draht erlitt bei geringeren Spannungen keine anderen, als die der Elasticität zugehörigen Dehnungen, wogegen die permanenten Rekungen erst wieder eintraten, wenn bei fortgesezter Operation jene erste Spannung überschritten wurde.

Da also nach dem Gesagten die Elasticität von den kleinsten Spannungen bis zum Augenblik des Zerreißens, und nachdem dieses erfolgt ist, selbst in den einzelnen Enden des zerrissenen Drahtes immer auf gleiche Weise fortbesteht, ohne etwas an Intensität zu verlieren, so tritt sie neben der Verschiebbarkeit als eine absolute Eigenschaft |347| auf, und es erscheint als eine ungenaue Bezeichnung, wenn man der Elasticität da, wo die Verschiebbarkeit beginnt, eine Gränze zuschreibt. Diese Bemerkung mag es rechtfertigen, wenn wir in der Reihe der progressiven Spannungen dasjenige Stadium, wo sich die erste permanente Rekung kund gibt, die Anfangsgränze der Verschiebbarkeit nennen, deren endliche Gränze, wie bereits erwähnt, mit der der Cohäsion zusammenfällt.

Die Elasticität.

Der Verfasser versteht unter Modulus der Elasticität nach Thomas Young die Kraft, mit welcher ein Körper von einem Quadratzoll Querschnitt nach der Richtung seiner Länge gespannt werden muß, um eine dieser Länge gleiche Ausdehnung zu erfahren, vorausgesezt, daß die Elasticität des Körpers so weit reicht, ohne der Verschiebbarkeit einen Einfluß zu gestatten, und daß die absolute Festigkeit als unbegränzt gedacht wird.

Nach den Versuchen, welche der Verf. mit geglühten Drähten anstellen konnte, ist er sehr geneigt, die Elasticität der geglühten und der nicht geglühten Drähte für gleich groß zu halten, was auch mit den Beobachtungen von Coulomb, Tredgold und Lagerhjelm übereinstimmt.

Die preußischen Drahte haben einen beträchtlich größeren Elasticitätsmodulus, im Mittel 30317000, als die französischen (!m Mittel 29424000). Von zwei Drahtseilen, deren eines aus Klinkmemel, das andere aus französischem Draht besteht, und die im Verhältnisse zum Querschnitt einerlei Längenspannung erleiden, wird das leztere sich beträchtlich mehr ausdehnen und daher wahrscheinlich früher schlaff werden als das erstere, woraus ein wichtiger Vorzug der einheimischen Drähte folgt. – Die Resultate anderer Beobachter anlangend, so ist der Elasticitätsmodulus

des franz. Schmiedeisens im Mittel nach Duleau: 29252000;
des engl. Tredgold: 27398000;

nach Lagerhjelm:

für ungegerbtes schwedisches Stabeisen
gewalzt = 10,70; mithin m = 30180420 Pfd.
geschmiedet = 1080; mithin m = 30462480 –
für gegerbtes schwedisches Stabeisen
gewalzt = 1093; mithin m = 30744540 –
geschmiedet = 1026; mithin in m = 29052180 –
für englisches Ankertaueisen
beste Sorte = 1044; mithin m = 20334240 –
|348|

Die Verschiebbarkeit.

Der Verf. hat diese Eigenschaft bei den Eisendrähten in zweierlei Hinsicht zu erforschen gesucht, nämlich ein Mal in Bezug auf die Anfangsgränze, und dann auch in Bezug auf den ganzen Betrag der Verschiebung oder der permanenten Rekung bis zum Moment des Zerreißens.

Die Anfangsgränze der Verschiebbarkeit ist dadurch bestimmt worden, daß man diejenige Spannung des Drahtes, welche die erste permanente Rekung hervorbrachte, durch die zum Zerreißen erforderliche Spannung dividirte. Auf diese Weise suchte sich der Verf. zu überzeugen, ob und in wiefern jene Anfangsgränze im Verhältniß zur absoluten Festigkeit steht, was seit Tredgold gewöhnlich angenommen worden ist. Im Durchschnitt aller Versuche glaubt er der Wahrheit ziemlich nahe zu kommen, wenn er die Anfangsgränze der Verschiebbarkeit für die ungeglühten preußischen Drahte auf 0,5, für die geglühten aber auf 0,6 der absoluten Festigkeit feststellt, so daß also bei jenen die erste permanente Rekung eintritt, wenn der Draht mit der Hälfte, bei diesen aber wenn er mit 3/5 der zum Zerreißen erforderlichen Kraft gespannt wird. Uebrigens weichen die Resultate früherer Versuche in dieser Beziehung mitunter sehr von einander ab, was zum Theil wohl einer Verschiedenheit des Eisens zuzuschreiben seyn mag.

So findet Tredgold durch Biegungsversuche die Kraft, welche beim Schmiedeisen die erste permanente Aenderung erzeugt, im Verhältniß zur absoluten Festigkeit = 17,8 : 60, oder die Anfangsgränze der Verschiebung – 0,300; während sich diese Gränze nach den Versuchen von Duleau, je nach der Beschaffenheit des Eisens, mindestens = 1/3 und höchstens = 2/3 der absoluten Festigkeit ergibt. Am nächsten stimmen hiemit die Versuche von Lagerhjelm überein, aus welchen sich die kleinste Verhältnißzahl = 0,360, die größte = 0,438 ergibt, während fast alle anderen Versuche mit Stabeisen eine beträchtlich höher liegende Gränze geben.

Betrag der Verschiebung. Auf den Betrag der Verschiebung hat nach den Versuchen des Verf. das Ausglühen einen bedeutenden Einfluß; beim Feinmemel wird diese Eigenschaft durch das Glühen in dem Verhältnisse von 1 : 22,3, beim Klinkmemel aber von 1 : 29,3 vergrößert, so daß also die Operation des Glühens bei den stärkeren Drahtsorten einen geringeren Einfluß zu haben scheint, als bei den dünneren. Ein gleiches Ergebniß lieferten Dufour's Versuche mit Messingdrähten, nach welchen der Totalbetrag der Verschiebung sich folgendermaßen herausstellt: |349| Ein Messingdraht mit Nr. 13 bezeichnet, 1,90 Millimet. im Durchmesser, erlitt eine Rekung beim Zerreißen, ungeglüht = 0,68, geglüht = 0,259; Verhältnis = 1 : 38. Ein Draht mit Nr. 4 bezeichnet, 0,85 Millimet. im Durchmesser, gab ungeglüht = 0,0072, geglüht = 0,3421; Verhältniß 1 : 475.

Hauptresultate.

1) Von den preußischen Drahtsorten ist der Klinkmemel, etwa 1,3''' im Durchmesser, zum Bau der Hängebrüken in jeder Beziehung am meisten geeignet.

2) Diese Drahtsorte hat mit den französischen Drahten mindestens gleiche Festigkeit, übertrifft sie aber hinsichtlich der elastischen Kraft um 4 bis 5 Proc.; denn die zugehörigen Elasticitätsmoduli verhalten sich sehr nahe wie 307 : 294. Auch vertragt der Klinkmemel, unter übrigens gleichen Umständen, eine um 5 Proc. größere Spannung als der französische Draht, bevor bleibende Verlängerungen eintreten.

3) Von den ungeglühten Drahten hat die gröbere Nummer (Feinmemel) eine geringere Festigkeit gezeigt, als die nächstfeinere Nummer (Klinkmemel), während im geglühten Zustande für beide Drahtsorten dieselbe Festigkeit (63000 Pfd. pro'') gefunden wurde. Im Durchschnitt verlieren diese Drähte durch das Ausglühen beiläufig 38 Proc. der Festigkeit, die sie im ungeglühten Zustande hatten.

4) Die elastische Kraft der Drahte aus den preußischen Fabriken kömmt der des besten schwedischen Eisens gleich, und erleidet durch den Proceß des Ausglühens keine Aenderung. In runder Zahl kann der Elasticitätsmodulus zu 30000000 Pfd. pro'' angenommen werden.

5) Dagegen rükt die Anfangsgränze der Verschiebbarkeit, welche bei den ungeglühten Drähten den Zahlenwerth = 1/2 hat, nach dem Ausglühen um 1/10 der absoluten Festigkeit höher hinauf, nämlich auf 3/6, während gleichzeitig der Totalbetrag der Verschiebung durchschnittlich auf das Fünfundzwanzigfache seiner früheren Größe steigt.

6) Die Wirkung des Ausglühens besteht nach des Verf. Versuchen darin, die Eisendrähte genau wieder in denselben Zustand zu versezen, den das rohe Stabeisen hatte, bevor es zum Drahtziehen verwendet wurde. Diese Wirkung scheint bis jezt noch wenig oder gar nicht beobachtet worden zu seyn, wie es denn überhaupt nur eine verhältnißmäßig sehr geringe Anzahl von Versuchen gibt, die über das Cohäsions- und Elasticitätsverhalten der geglühten Drähte einigen Aufschluß geben können.

|342|

Die Resultate von Baubrimont's Versuchen findet man im Polyt. Journal Bd. LIX. S. 273.

|346|

Peter Lagerhjelm's Versuche zur Bestimmung der Dichtheit, Gleichartigkeit, Elasticität, Schmiedbarkeit und Stärke des gewalzten und geschmiedeten Stabeisens. Aus dem Schwedischen übersezt von Dr. J. W. Pfaff. Nürnberg, 1829.

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