Titel: Tresca, über die Biegung eiserner und stählerner Eisenbahnschienen über die Elasticitätsgrenze hinaus.
Autor: Tresca, H.
Fundstelle: 1872, Band 203, Nr. LXXXVIII. (S. 352–354)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj203/ar203088

LXXXVIII. Resultate von Versuchen über die Biegung eiserner und stählerner Eisenbahnschienen über die Elasticitätsgrenze hinaus; von H. Tresca.

Die Gesetze der Biegung fester Körper, bei Belastung derselben in der Mitte ihrer Länge, sind innerhalb der Elasticitätsgrenze hinreichend durch Versuche bestätigt. Man weiß auch, daß bei stärkeren Belastungen die Elasticität gestört wird und der Körper nach der Entlastung seine frühere Form nicht vollständig wieder herstellt; aber man besitzt nur ziemlich unvollkommene Andeutungen über den Zustand in welchem eine solche permanente Biegung die Materie läßt, bezüglich neuer mechanischer Eigenschaften, welche sie etwa hätte annehmen können. Ob und in welchem Sinne sich der Elasticitätsmodul ändert? ob sich die Bedingungen ändern, unter denen der Bruch erfolgt? darüber sind, weil ausreichende Versuche nicht vorliegen, die Ansichten verschieden, obgleich man bekanntlich in Deutschland nach den Versuchen von Brix annimmt, daß ein Körper welcher durch eine Belastung eine bleibende Formänderung angenommen hat, derselben von Neuem ausgesetzt werden kann, ohne eine neue bleibende Biegung zu erleiden. In seiner Mécanique appliqué citirt Bresse einen unter ähnlichen Verhältnissen ausgeführten Versuch von Eaton Hodgkinson über die Zugelasticität; dieselbe würde zu demselben Schlusse berechtigen, wenn, wie es der Fall zu seyn scheint, die ersten bleibenden Dehnungen, welche dabei von dem englischen Beobachter bemerkt wurden, auf Rechnung einer Verschiebung der Stützpunkte geschrieben werden dürfen. Diese interessante Frage suchte der Verfasser bei Versuchen über den Widerstand von eisernen und stählernen Eisenbahnschienen, |353| zu denen er vom General Morin veranlaßt worden war, zu entscheiden.

Es standen für diese Versuche sieben verschiedene Eisenbahnschienen, von verschiedenem Querschnitt und verschiedenem Ursprung, zur Verfügung, nämlich drei eiserne und vier stählerne. Die Versuche konnten mit dem nöthigen Zeitaufwands und Sorgfalt angestellt werden. Es wurden dabei die Schienen horizontal gelegt, unter zwei vorspringende Träger aus hartem Stein, welche in eine starke Mauer in deren ganzer Dicke eingemauert waren, und mittelst einer hydraulischen Presse, deren Manometer vorher durch directe Belastungen geprüft worden war, wurde auf die Mitte jeder Schiene ein hinreichend großer Druck, der in gewissen Fällen bis auf 17000 Kilogramme stieg, ausgeübt. Eine Marke in der Mitte der Schiene wurde durch das Rohr eines Kathetometers anvisirt, und ähnliche Marken an den beiden Enden wurden gleichzeitig durch zwei andere Fernrohre beobachtet, um Aenderungen in der Höhenlage der Stützpunkte zu erkennen. Die so gemessenen Durchbiegungen waren also in dieser Rücksicht von jeder Unsicherheit frei und vollkommen zuverlässig. Die Schiene wurde wiederholt nach einander belastet und entlastet, wobei langsam und mit aller Vorsicht zu Werke gegangen wurde; zahlreiche Ablesungen wurden bei allen diesen Vorgängen gemacht, wobei man die Belastung bei jedem Versuche immer mehr und mehr wachsen ließ, einige Male selbst bis zum Bruch. Die von den Versuchen gelieferten Zahlenwerthe und die darnach gefertigten graphischen Darstellungen zeigen den Erfolg jeder Operation in allen Einzelheiten. Wenn man alle auf dieselbe Schiene bezüglichen Werthe, welche für zwei Schienen aus sieben auf einander folgenden Versuchen entnommen sind, in eine Figur zusammenstellt, so erkennt man sofort den Parallelismus der geraden Partie der Curven, deren jede den Zusammenhang zwischen der Belastung und der Biegung ausdrückt, und die gekrümmte Partie nähert sich der geraden. Linie um so mehr, je vollkommener die Elasticität wird.

Diese Versuche, die mit Prismen gemacht wurden, welche nicht symmetrisch in Bezug auf die neutrale Faserschicht waren und eine Länge von 5 Metern und von 2,80 Metern hatten, führen zu folgenden Schlüssen:

Die Beobachtungsresultate bestätigen nebenbei die Gesetze bezüglich der Durchbiegung eiserner und stählerner Träger, sowohl in Betreff der Lage der neutralen Achse, als daß innerhalb der Elasticitätsgrenze die Durchbiegung der Belastung direct proportional und umgekehrt proportional der dritten Potenz der Länge ist. Die Versuche haben dargethan, daß bei diesen beiden Metallen, wie sie die Industrie jetzt liefert, der |354| Elasticitätsmodul nahezu derselbe ist, nämlich E = 21 . 10⁹, wie er sich übrigens schon 1857 bei Versuchen mit schwedischen Eisensorten und den aus diesen erzeugten Cementstahlsorten ergeben hatte.

Die jetzigen Versuche haben aber vor Allem gezeigt, daß die Elasticitätsgrenze sich bei demselben Stabe erhöht in demselben Maaße als derselbe einem stärkeren Drucke ausgesetzt wird, was sich dadurch merklich macht, daß die bleibenden Durchbiegungen größer und größer werden, und daß diese Elasticitätsgrenze, durch wiederholte Inanspruchnahme der Molecularelasticität, bis in die Nähe des Bruches hinaus geschoben werden kann, ohne daß indeß der Elasticitätsmodul sich wesentlich geändert hätte. Man bemerkt jedoch stets eine allmähliche Verkleinerung des ursprünglichen Moduls, welche bis auf den zehnten Theil des ursprünglichen Werthes gehen kann. Das Material, wie es aus den Werkstätten hervorgeht, befindet sich in einem Zustande der Unbeständigkeit, welcher nur durch den Gebrauch verschwindet; es wird homogener und elastischer, zugleich aber auch etwas biegsamer. (Comptes rendus, t. LXXIII p. 1153; polytechnisches Centralblatt, 1872 S. 159.)

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