Dehnungsmesser [1]

[694] Dehnungsmesser dienen zur Ermittlung der Längenänderungen durch Zug- oder Druckbelastungen beanspruchter Stäbe, und zwar entweder, um bei Materialprüfungen die Beziehungen zwischen Belastung und Längenänderung des Probestabes, nötigenfalls bis zum Bruch, zu bestimmen, oder um bei Prüfung ganzer Konstruktionen, besonders Brücken (s. Belastungsprobe), aus der Größe der Dehnungen einzelner Glieder auf deren Beanspruchung durch die Betriebslast schließen zu können.

Bei hinreichend großen Meßlängen oder wenn es sich, wie bei den meisten Festigkeitsuntersuchungen, um die Bestimmung der Dehnung nach Ueberschreitung der Streckgrenze (s. Zerreißversuch) handelt, werden die Messungen durch Anlegen eines Maßstabes oder durch Abgreifen der Entfernung von zwei auf der Probe festgelegten Marken von bekanntem ursprünglichen Abstande mittels eines Zirkels hinreichend genau durchgeführt werden können. Zur Untersuchung der elastischen Eigenschaften des Materials oder der elastischen Spannungen in Brückengliedern reicht die Feinheit derartiger einfacher Meßverfahren indessen nicht aus; das Maß der Längenänderung ist vielmehr hierzu entweder durch das Meßwerkzeug auf mechanischem Wege in vielfacher Vergrößerung anzuzeigen oder mit Hilfe von Mikrometerschrauben, optischer Instrumente, Spiegelapparate und Kathetometer zu bestimmen.

Martens [1] hat dem Anlegemaßstab für Flachstäbe die sehr handliche Form Fig. 1 gegeben. Der aus dünnem Blech gebogene Stab wird mittels Schneide gegen die Probe gelegt und nötigenfalls mittels Drahtklemme angedrückt. l ist die Meßlänge. Die Teilung wird entweder in Millimetern oder in Prozenten der Meßlänge ausgeführt und die Dehnung in Zehntel der Teilung geschätzt. Eine feinere Ausbildung des Anlegemaßstabes ist der Schleppmaßstab mit Noniusablesung (Fig. 2). Derselbe besteht aus einem sauber geteilten Maßstab, der, gegen seitliche Verschiebung gesichert, in einer genuteten Schiene ruht. Das freie Ende des Maßstabes sowie das abgewendete Ende der Schiene tragen Spannbügel, die mittels Schneiden in den die Meßlänge begrenzenden Querschnitten an den Versuchsstab angesetzt und festgeschraubt werden. Dehnt sich der letztere, so verschiebt sich der Maßstab längs der Nute, und die Größe[694] der Dehnung kann an einem Nonius abgelesen werden, der am Ende der Schiene über der Teilung des Maßstabes angebracht ist [2]. Die mechanische Vergrößerung der Dehnungsanzeige erfolgt in der Regel mittels einer Rolle und eines auf deren Achse sitzenden Zeigers, dessen Ende sich über einer Kreisteilung bewegt und zum schärferen Ablesen häufig mit Nonius versehen ist. Derartige Vorrichtungen werden Rollenapparate genannt. Bei dem Apparat von Stromeyer [3] zur Prüfung von Flachstäben ist die Rolle in Form einer seinen Nadel zwischen zwei sich übergreifende schmale Flacheisen gelegt, deren einander abgewendete Enden mittels Körnerspitzen in den Endmarken der Meßlänge am Probestab festgelegt sind. Ist d = Rollendurchmesser, l = Zeigerlänge, so ist das Uebersetzungsverhältnis n = Dehnung zu der von der Zeigerspitze beschriebenen Bogenlänge = d/2l Dieser Wert ist indes nur angenähert richtig, indem auch der Drehpunkt des Zeigers sich mit der Rolle in Richtung der Dehnung verschiebt. Gebräuchlicher ist es, die Rollen zwischen Spitzen laufen zu lassen, die Spitzenträger in dem einen Ende der Meßlänge an dem Stabe festzulegen und die Drehung der Rolle entsprechend der Stabdehnung dadurch zu bewirken, daß eine Blattfeder gegen die Rolle gedrückt oder eine gespannte Schnur um letztere geschlungen wird. Das Ende der Feder oder der Schnur ist dann an dem zweiten Ende der Meßlänge mit dem Probestabe verbunden. Derartige Vorrichtungen sind der »Kreiszeigerapparat« von Bauschinger [4] und der Dehnungsmesser Thomasset-Veritas [2], [5], [6]. Bei diesen Vorrichtungen verhält sich die von der Zeigerspitze beschriebene Bogenlänge zur Verlängerung des Stabes beim Arbeiten mit Blattfedern wie die Länge des Zeigers zum Halbmesser der Rolle. Beim Schnurantrieb kommt zum Rollenhalbmesser die halbe Schnurdicke hinzu. Kann die Antriebsschnur aus irgend welchen Gründen nicht einfach über die Rolle gelegt und am Ende belastet werden, so ist sie an der Rolle zu befestigen und um diese herumzuschlingen. Die Schnur läuft dann beim Versuch von der Rolle ab. Der Ablaufpunkt bewegt sich hierbei auf einer Schraubenlinie statt auf dem Kreise und in der Längsrichtung der Rolle, was die Messung beeinflußt. Die Fehlergröße nimmt mit wachsender Meßlänge (freie Schnurlänge) ab. Um den Fehler ganz zu beseitigen, empfiehlt sich die Anordnung wie bei dem Apparat von Boley [7]. Hier ist die Schnur oder das an ihrer Stelle benutzte seine Meßband in einiger Entfernung von der Rolle bei a gegabelt und mit beiden Gabelenden an der Rolle befestigt (Fig. 3). Der Ablauf erfolgt nun zwar ebenfalls nach der Schraubenlinie; der Einfluß bleibt aber konstant, so daß er bei Berechnung des Uebersetzungsverhältnisses berücksichtigt werden kann. – An Stelle der Rollen werden auch Hebel (Fühlhebel) zur Uebertragung der Dehnung in eine Zeigerbewegung verwendet. Beim Dehnungsmesser von Kennedy (Fig. 4 und 5) ruht der Träger der Kreisteilung an dem einen Ende mit der Körnerspitze k auf dem Probestabe, an dem andern Ende trägt er, in Spitzen drehbar, den Bügel D, der mit der Spitzenschraube G auf dem Stabe aufliegt und den Halter des durch ein Gegengewicht C ausgeglichenen Zeigers F bildet. An Stelle der Rolle ist hier also ein senkrecht stehender Hebel angewendet, dessen kurzer Arm gleich derjenigen Länge ist, um welche die Spitze der Schraube G (Fig. 5) über die Verbindegrade zwischen den Drehpunkten des Bügels D hinausragt und dessen langer Arm als Zeiger ausgebildet ist [2], [8], [9].

Einen zweiten Dehnungsmesser von Kennedy zeigen Fig. 68 [10], [11]. Die in Körnermarken (Abstand gleich Meßlänge) an den Probestab angeschraubten Bügel B1 und B2 tragen, mittels dünner Stahlbleche F an die Arme D1 und D2 angelenkt, die leichten Dreieckrahmen E1 und E2, die mit den Enden auf B2 und B1 aufliegen. Rahmen E1 trägt das mit der Schraube H einstellbare Gleitstück G und dieses die kleine Stahlpfanne J, die so mit der einen Endmarke der Meßlänge verbunden ist. An dem Rahmen E2 ist seitwärts die Stahlbandfeder K befestigt, die am freien Ende gegenüber von J eine schalenförmige Vertiefung besitzt. Sie kann sich senkrecht zum Probestab etwas bewegen und macht längs zu ihm die Bewegung des Rahmens mit. Beim Dehnen des Stabes bewegen sich J und K um den Betrag der Dehnung gegeneinander. Diese Bewegung wird auf den ausgeglichenen Hebel M übertragen, der mit den[695] beiden Nadeln L1 und L2 in J und K gestützt ist, und von ihm in hundertfacher Vergrößerung auf der Skala O angezeigt. Letztere wird an dem Arm N von dem Bügel B getragen und ist an der Schraube P einstellbar. Vorzüge dieses Apparates sind: bequeme Handhabung, Verwendbarkeit für Stäbe von den verschiedensten Querschnittsabmessungen, sowie daß die Ablesungen weder durch toten Gang noch durch Biegungsspannungen im Stabe beeinflußt werden. – Martens hat dem erstgenannten Apparat von Kennedy die Form Fig. 9 gegeben [12]. Dieser Apparat hat sich bei dem Uebersetzungsverhältnis von annähernd 1 : 100 gut bewährt zur Bestimmung der Streckgrenze nach der bleibenden Dehnung (s. Zerreißversuch). Das genaue Uebersetzungsverhältnis ist empirisch festzustellen, da das Hebelverhältnis nicht mit Sicherheit ausgemessen werden kann.

Weitere Apparate mit Hebelübertragung zur Vergrößerung der Dehnungsanzeige sind die von Neel-Clermont und von Henning. Beide sind zugleich mit Schaulinienzeichnern versehen, die den Verlauf der Dehnung mit wachsender Belastung aufzeichnen. Bei dem Dehnungsmesser von Neel-Clermont [13], [14] wird an den senkrecht hängenden Stab im oberen Endquerschnitt der Meßlänge ein Bügel angeschraubt, von dem einander diametral gegenüber zwei Federn a und b (Fig. 10) nach unten führen. An b hängt der Rahmen c in Spitzenschrauben, der bei d drehbar mit dem Probestab verbunden ist. An der Feder a hängt der Rahmen e, der bei i wieder in Spitzenschrauben an dem Rahmen c schwingt und nach rechts in den Zeiger z ausläuft. Dehnt sich der Stab um λ = dn, so geht i nach o und der Zeiger z von p nach q. Das Uebersetzungsverhältnis berechnet sich wie folgt:

Es verhält sich dn : io = bd : bi; ferner io : pq = ai : ap. Hieraus ergibt sich durch Multiplikation dn/io · io/pq = bd/bi · ai/ap oder dn/pq = bd/bi · ai/ap. Macht man bd = di so ist bd : bi = 0,5. Das Verhältnis ai : ap ist meßbar, es sei gleich v. Setzt man ferner pq = A (Ablesung) und dn = λ, so ist λ : A = 0,5 v.

Zur Aufzeichnung der Dehnung ist in der Bewegungsebene des Schreibstiftes am Zeiger z eine berußte Glasscheibe in einem pendelnd aufgehängten Rahmen angeordnet. Letzterer kann durch einen Elektromagneten aus seiner Ruhelage herausgezogen werden, wobei der Schreibstift kurze Querstriche zu dem von ihm beschriebenen Bogen zeichnet. Die Betätigung des Elektromagneten soll bei stufenweiser Laststeigerung bei jeder Stufe durch einen mit dem Lasthebel verbundenen Tauchkontakt erfolgen. Bei gleichgroßen Laststufen ist dann die Lage der Streckgrenze aus der zunehmenden Entfernung der verzeichneten Querstriche voneinander zu erkennen. Von[696] der geritzten Rußschicht kann zur dauernden Festlegung des Ergebnisses ein Lichtbild gefertigt werden. Zur Bestimmung der Streckgrenze dürfte dieser sinnreiche Apparat wohl geeignet sein, wobei allerdings die Bewegung des Meßpunktes d am Probestabe gegen die Schreibtafel zu beachten bleibt. Zuverlässige Dehnungsmessungen dürfte der Apparat dagegen nicht gestatten, zumal bei jedesmaligem Ansetzen an den Stab nicht nur der Zeiger z vom Bügel e entfernt und die Schrauben d gelöst werden müssen, sondern auch die Schrauben i ebenfalls zu lösen sind. Hiermit ist die Gefahr verbunden, daß nicht nur Zwang in den Apparat hineinkommt, sondern auch das Hebelverhältnis sich in unkontrollierbarer Weise ändert [14]. – Der Dehnungsmesser oder Arbeitszeichner von Henning [1], [15], [16] zeichnet den Verlauf der Dehnung l auf eine papierbelegte Schreibtrommel auf und zwar bis zu λ = 2,5 mm in zehnfacher Vergrößerung, bei stärkerer Dehnung in natürlicher Größe. Der Apparat (Fig. 11) wird mit zwei aufklappbaren Rahmen an den Probestab angeschraubt. Die Schraubenmuttern sind von im Rahmen liegenden Federn getragen, die beim Reißen des Stabes nachgeben sollen, so daß der Apparat auf dem Stabe gleitet und durch den Stoß nicht beschädigt wird. Zur Führung beider Rahmen beim Dehnen des Probestabes gegeneinander dienen auf den unteren Rahmen aufgesetzte Rohre, in denen vom oberen Rahmen ausgehende Stangen gleiten. Der untere Rahmen trägt seitwärts (rechts oder links) die Schreibtrommel, ferner zwei Stangen, auf die eine Platte mit dem Zeigerwerk aufgeschoben ist. Der Schreibhebel des Zeigerwerkes ist durch eine Stange mit dem oberen Rahmen verbunden. Beim Versuch bleibt die Platte mit dem Zeigerwerk unter ihrem Eigengewicht so lange auf ihrer Unterstützung ruhen, bis der Schreibhebel, welcher der Dehnung entsprechend angehoben wird, sich unter das rechtwinklig gebogene Ende eines mit der Platte verbundenen Stiftes legt und die Platte mitnimmt. Die Dehnung wird von da ab nur in natürlicher Größe verzeichnet. Die Drehung der Trommel erfolgt entsprechend der Laststeigerung, und zwar bei Maschinen mit Laufgewicht von diesem aus durch Schnürzug selbsttätig. – Bei dem Dehnungsmesser von Bach [17] sind Fühlhebel mit Rollen vereinigt, indem die Dehnung zunächst auf den kurzen Arm eines zweiarmigen geraden Hebels übertragen wird, dessen langer Arm die Rolle mit dem Zeiger betätigt (Fig. 12). Die Apparate sind für senkrecht stehende Probestabe bestimmt, und zwar werden gleichzeitig deren zwei, diametral gegenüberstehend, verwendet. Sie werden durch die Ringe A und B mit dem Stab verbunden, die mit Spitzenschrauben in den Endquerschnitten der Meßlänge angebracht werden. Der obere Ring trägt das Hebel- und Zeigerwerk mit den Drehpunkten bei E und G. Von dem unteren Ring aus wirkt je eine senkrecht stehende Stange C, deren Länge durch eine Schraube bei B geregelt werden kann, auf das Hebelende D. Die Uebertragung der Bewegung des andern kreisbogenförmigen Hebelendes F auf die Rolle G erfolgt durch ein zwischengeschaltetes dünnes Metallband.

Mikrometerschrauben werden zu Dehnungsmessungen verwendet, indem man die Schraubenmutter mit der Achse parallel zur Meßlänge in deren einen Endmarke befestigt und in der zweiten Endmarke das Stück mit der Meßfläche anbringt, gegen welche die Mikrometerschraube beim Messen zur Anlage gebracht wird. Um hierbei stets möglichst gleichen Druck anzuwenden, schaltet man den Apparat derart in einen elektrischen Stromkreis ein, daß der Strom geschlossen ist, sobald die Schraubenspitze die Meßfläche berührt, wobei ein Galvanometer den Stromschluß anzeigt. Da die Achse der Mikrometerschraube von dem Probestabe mindestens um den Halbmesser der Ablesetrommel entfernt ist, so wird die Messung leicht durch Verbiegen des Probestabes beeinflußt. Zu genauen Beobachtungen hat man daher gleichzeitig drei Mikrometerschrauben zu verwenden, die, um 120° gegeneinander versetzt, um den Stab herum anzuordnen sind. Die Messung wird hierdurch außerordentlich umständlich. Besonders verbreitet sind Dehnungsmesser mit Mikrometerschrauben in Amerika, wo sie vornehmlich von Riehlé Bros. – Philadelphia und Tinius Ohlsen gefertigt werden [1].

Spiegelapparate sind Meßvorrichtungen, bei denen die Formänderung des Probestabes in Drehung eines Spiegels umgesetzt und die Tangente des doppelten Drehungswinkels als Maß der Dehnung mit Hilfe eines Ablesefernrohres mit Fadenkreuz beobachtet wird. Das [697] Fernrohr wird zu Beginn des Versuches so auf den Spiegel gerichtet, daß der eine Faden des Kreuzes mit der Drehachse des Spiegels zusammenfällt und letzterer das Bild einer zu seiner Drehachse senkrecht stehenden Skala in das Fernrohr reflektiert. Um die von etwaigen Verbiegungen des Stabes herstammenden Fehler auszugleichen, werden in der Regel gleichzeitig zwei solcher Spiegelapparate benutzt, mit denen die Dehnungen an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stabes gemessen werden. Bei dem Apparat von Bauschinger [2], [18], geliefert von Klebe-München (Fig. 13), sind die Spiegelträger in zwei Spitzen drehbar an einem kleinen Parallelschraubstock p untergebracht, der in dem einen Endquerschnitt der Meßlänge l mittels Schneiden an den Probestab angeschraubt wird. Seitlich von letzterem tragen die Spiegelträger konzentrisch mit ihren Drehachsen Rollen r aus Hartgummi. Gegen diese legen sich, wie bei den vorbeschriebenen Rollenapparaten, Blattfedern f, welche die Drehung des Spiegels bei Dehnung des Stabes bewirken. Bezeichnet r den Halbmesser der Rollen, R die Entfernung der Ableseskala vom Spiegel, l die Längenänderung des Stabes und A den Unterschied zwischen den Ablesungen vor und nach der Belastung, sämtliche Maße in gleicher Einheit ausgedrückt, so ist λ = r/R · A/2. Gebräuchlich ist es, das Verhältnis r/R = 1/500 zu wählen und die Ableseskala in Doppelmillimeter zu teilen. Dann ist der Unterschied in der Ablesung von einem Teilungsintervall gleich 1/500 mm Dehnung. Die Zehntel der Teilung sind mit Sicherheit zu schätzen, so daß die Formänderung des Stabes als Mittel aus den beiden gleichzeitig erhobenen Ablesungen bis auf 0,0001 mm bestimmt werden kann. Bei dem Spiegelapparat von Martens (Fig. 14) sind die Träger der Spiegel P Parallelepipede p und p' aus gehärtetem Stahl, die hochkantig zwischen den durch Spannfedern zusammengehaltenen Blattfedern f und dem Probestabe eingesetzt werden. Ihre Achsen tragen an den Hülsen H die Spiegelhalter b. Die Einstellung der Spiegel erfolgt um die senkrechte Achse (Drehpunkte am Spiegelhalter) durch Verstellen der Schraube 5 und um die wagerechte Achse durch Drehen der Hülfe H auf ihrer Achse. Das Uebersetzungsverhältnis ist bei diesem Apparat gleich dem Verhältnis der Breite des Parallelepiped zum doppelten Abstande des Spiegels von der Ableseskala. Es ist wie bei dem Bauschingerschen Apparat gleich 1 : 500 zu wählen, um die Dehnung bis auf 0,0001 mm zu beobachten [1], [2], [12], [19]. Die Spiegelapparate von Kirsch [20] und Henning [21], [22] beruhen auf demselben Prinzip der Messung wie der Apparat von Martens. Eingehende Erörterungen über die Theorie und Fehlerquellen der Spiegelapparate gibt Martens in seinem Handbuch, S. 48–59 [1].

Kathetometer, eine Verbindung des linearen mit dem optischen Meßverfahren, bestehen im wesentlichen aus einem feingeteilten Lineal und zwei Fernrohren, die auf ersterem von Hand oder zur feineren Einstellung mittels Schrauben der Dehnung des Probestabes entsprechend verschoben werden, so daß die Fadenkreuze der Fernrohre sich mit den zugehörigen Endmarken decken, welche die Meßlänge auf dem Probestabe abgrenzen. Die Stellung der Fernrohre zum Lineal wird an Nonien abgelesen, die mit den Fernrohrhaltern verbunden sind. Um die Feinheit der Messung zu erhöhen, sind unter den Okularen der Fernrohre mikroskopisch geteilte Glasplatten eingelegt, die von außen durch Mikrometerschrauben in der Richtung der Stabachse verschoben werden können, wobei das Maß dieser Verschiebungen an geteilten Trommeln abzulesen ist. Bei der Benutzung sind derartige Apparate sorgfältig gegen Wärmeeinflüsse zu schützen, um Verbiegungen des Lineals zu vermeiden, welche die Richtigkeit der Messungen beeinträchtigten.

Dehnungs- oder Spannungsmesser zur Untersuchung der Inanspruchnahme einzelner Glieder eines Bauwerkes messen die innerhalb einer bestimmten Länge l durch die Betriebslast erzeugte Längenänderung λ, und aus dieser wird, selbstverständlich unter der Voraussetzung, daß die Spannung stets unterhalb der Elastizitätsgrenze bleibt, auf die stattgehabte Spannung σ geschlossen. Unter der Annahme eines bestimmten Elastizitätsmoduls E für das Material ist dann σ = E λ/l. – Einzelne Dehnungsmesser sind von dem Gesichtspunkt aus entworfen, die Spannung unmittelbar ablesen zu können, z.B. der Apparat von Bahlke (s. unten). Zu diesem Zweck sind die Teilungen zur Ablesung der Anzeigen des Apparates nicht nach Längenmaßen vorgenommen, sondern nach Spannungswerten, und zwar legt Bahlke der Berechnung der Teillängen nicht einen allgemein üblichen Wert für E zugrunde, sondern einen Wert, dessen Größe durch Prüfung eines oder mehrerer aus dem Bauwerk herausgenommener Glieder auf ihr elastisches Verhalten zuvor festgestellt und dann als Mittelwert für das gesamte Material des betreffenden Bauwerkes angenommen ist [23], [24]. Einen besonderen Vorteil bietet diese Teilungsweise gegenüber derjenigen nach Längenmaßen nicht, da es nicht umständlicher[698] ist, die letzteren für ein gegebenes E im voraus umzurechnen und die Rechnungsergebnisse zur Benutzung beim Gebrauche des Apparates tabellarisch zusammenzustellen, als für jedes ermittelte E eine neue Teilung anzubringen [25]. Die zur Uebertragung der geringen Dehnungsgrößen ins Vielfache angewendeten Konstruktionen sind mannigfacher Art.

Der Dehnungsmesser von Hoech gleicht dem Maßstab mit Noniusablesung (Fig. 2), nur daß der Maßstab auf der Schiene und der Nonius auf dem Schieber angebracht ist. Zur Beobachtung andauernder Spannungen ist der Nonius fest. Apparate zur Ermittlung schnell vorübergehender Spannungen und bleibender Längenänderungen sind mit zwei Maßstäben m m und zwei losen Nonien n n versehen (Fig. 15); zwischen den letzteren befindet sich an dem Schieber der Stift v, durch den sie der Dehnung entsprechend verschoben werden; die Feder f dient zum Festhalten der Nonien [2], [26]. – Beim Apparat von Bahlke erfolgt die Messung mit Hilfe eines Keilmaßstabes, der zwischen zwei Anschlagsleisten und eine diesen gegenüberliegende Schneide hineingeschoben wird. Die Anschlagsleisten sind mittels Schraubklemme an dem einen Ende der Meßlänge mit dem zu prüfenden Stabe unmittelbar verbunden; die Schneide wird von einer Meßstange getragen, die am andern Ende der Meßlänge angeschraubt ist und sich den Längenänderungen des Stabes entsprechend unter der zu ihr senkrecht gelegenen Leiste verschiebt, hierbei ändert sich die Entfernung der Schneidenkante von der Ebene der Leisten und somit auch die Eindringtiefe des Keiles. Der Apparat wird in drei Ausführungen zum Preise von 135–270 ℳ. Gefertigt [23], [27]–[29]. Der Apparat von Le Chatelier (Fig. 16 und 17) setzt die zu messenden Längenänderungen in Bewegungen eines federnden Dosendeckels um und läßt sie als Steighöhe der hierbei aus der Dose verdrängten Flüssigkeit an einem geteilten Rohr ablesen. Hierzu werden auf den Stab in bestimmter Entfernung voneinander zwei kleine Böcke b und c aufgeschraubt, von denen b einen festen, c den in seiner Längsrichtung verschiebbaren Dorn d und die Meßdose e trägt, gegen deren Deckel sich der Dorn mit einer Spitze stützt. Zwischen die zugewendeten Spitzen beider Dorne wird ein röhrenförmiger Stab a mit verschlossenen Enden eingeschaltet, der die Relativbewegungen beider Böcke entsprechend den Längenänderungen des zu prüfenden Stabes durch den beweglichen Dorn auf den Dosendeckel überträgt. Um den Teilungswert des Steigrohres f g zu ermitteln, wird der Bock mit fester Spitze gegen eine Meßvorrichtung mit Mikrometerschraube ausgewechselt (Fig. 17). Die wirksame Fläche des Dosendeckels und der Querschnitt des Steigrohres sind so bemessen, daß 1 mm Steighöhe gleich 0,001 mm Dehnung ist [30]–[33]. – Der Dehnungsmesser von Mallock [31], [34] ist ein Spiegelapparat. Die Meßstange D (Fig. 18) steht an dem einen Ende mit der festen Körnerspitze P in der Endmarke A auf dem Probestab und wird durch den Arm O des Gewichtes W gehalten, der zugleich das Ablesefernrohr T trägt. Auf dem andern Ende der Meßstange befindet sich der Schieber E mit der um F drehbaren Körnerspitze O, die bei B an den Probestab sich anlegt. Oberhalb von F trägt Q am Arm G den Spiegel M2. Neben diesem und etwas geneigt zu ihm befindet sich auf E ein zweiter Spiegel. Ueber beiden sitzen an der Stange V der Belichtungsspiegel R, die Glasskala S und die Linse K. Die beiden Spiegel M2 reflektieren das Bild der Skala S auf den festen Spiegel M1, wobei sich beide Bilder etwas überdecken und durch M1 weiter in das Fernrohr T reflektiert werden. Beim Dehnen des Probestabes[699] schwingen Q und der eine Spiegel M2 um F, während der zweite Spiegel M2 seine Lage zu M1 beibehält. Demnach verschieben sich die beiden Bilder der Skala S im Spiegel M2 um die Dehnung des Stabes gegeneinander. Zu Beginn des Versuches ist der Schieber E und damit die Neigung des beweglichen Spiegels M2 an der Schraube z so einzufallen, daß beide Bilder in M1 sich decken. – Beim Apparat von Manet-Rabut [29], [35] (Fig. 19) wird die Dehnung durch ein zweifaches Hebelwerk mittels Zahnbogen und Zahnrädchen auf einen Zeiger übertragen und an einer Kreisteilung abgelesen. Der tote Gang in der Uebertragung ist durch einen zweiten Zahnbogen beseitigt, der durch eine Feder in entgegengesetzter Richtung auf das Zahnrädchen einwirkt wie der erstgenannte Bogen. Der Apparat wird durch Bourdon, Paris, 74 Faubourg du Temple, zum Preise von 40 ℳ. gefertigt.

Durch Mantel ist der Apparat von Manet-Rabut auf die Form Fig. 2021 gebracht und wird in dieser von Usteri-Reinacher in Zürich gebaut [36]. Die Meßstange stützt sich nicht mehr lose gegen die Hebelschneide, sondern ist mit dem Hebel durch ein Kugelgelenk verbunden. Hierdurch soll Vorwärtsschleudern des Zeigers bei Stößen beseitigt werden und der Apparat nun auch bei Versuchen mit bewegten Lasten benutzbar sein. Die Festlegung des Gehäuses für das Zeigerwerk und des ebenfalls mit Kugellagerung versehenen freien Endes der Meßstange erfolgt mit Bügelklammern A und B nach Fig. 22 und 23. Sie legen sich auf der einen Seite mit zwei in derselben Querschnittsebene stehenden Spitzenschrauben gegen den Probestab. Die Druckschraube auf der andern Seite liegt etwas außerhalb dieser Ebene, und eine dritte Schraube auf der erstgenannten Seite sichert den Bügel gegen Umschlagen. Die Stellschrauben C, D, C1, D1 stützen sich gegen die Stabkante und dienen dazu, den beiden Teilen des Apparates die richtige Stellung zum Stabe zu geben. An dem Griff E läßt sich die Meßstange zum Einstellen der Meßlänge (150 bis 200 mm) in das Kugelgelenk hineinschrauben und wird dann mit der Schraube F festgelegt [31]. – Abgesehen davon, daß der Wert der Formänderungsmessungen (vgl. a. Dehnungszeichner und Durchbiegungsmesser) an fertigen Konstruktionen im Betriebe, besonders Brücken, viel umstritten ist, ist bezüglich der Genauigkeit der Messungen bei Verwendung der verschiedenen Apparate folgendes zu beachten. Allen haftet der Mangel an, daß die Dehnungsanzeige mit dem Einfluß der Temperatur der umgebenden Luft auf die Abmessungen des Apparates, besonders der Meßstange, sich ändert. Die Apparate sind daher sorgfältig gegen Bestrahlung von der Sonne, aber auch gegen Luftströmungen zu schützen. Allgemein ist ferner zu bemängeln, daß die Meßstangen nicht unmittelbar auf der Oberfläche des Probestabes, sondern von dieser entfernt liegen. Biegt der Probestab sich bei der Belastung aus irgend welchen Gründen durch, so bleiben die Achsen der Stücke (Klammern u.s.w.), mit denen die Apparate aufgeschraubt sind, senkrecht zur Tangente an der Befestigungsstelle, neigen sich also gegeneinander. Infolge hiervon weichen die Messungsergebnisse um so mehr von den wirklichen Längenänderungen des Probestabes ab, und zwar in unkontrollierbarer Weise im positiven oder negativen Sinne, je weiter die Achse der Meßstange von der Staboberfläche entfernt ist. Zu diesen allgemeinen Mängeln kommen die in den einzelnen Konstruktionen[700] liegenden Fehlerquellen hinzu. Als solche sind zu nennen toter Gang in den Uebertragungsmechanismen, Reibungswiderstände, Massenbeschleunigungen bei Benutzung der Apparate bei bewegter Last und Mängel in der Arbeitsausführung. Um sich von dem Einfluß dieser Fehlerquellen zu überzeugen, ist zu empfehlen, die Apparate vor Benutzung zu prüfen. Am besten geschieht dies durch Belastungsversuche in sogenannten Zerreißmaschinen, wobei die Stäbe nicht vollends bis zur Proportionalitätsgrenze beansprucht werden. Ihre Dehnungszahl wird zunächst durch genaue Messungen, z.B. mit Spiegelapparaten, ermittelt, und dann werden die Belastungen unter Messung der Dehnung mit dem zu prüfenden Apparat wiederholt. Die Fehler in der Dehnungsanzeige des letzteren sind dann gleich dem Unterschied in den Ergebnissen beider Messungsreihen.


Literatur: [1] Martens, Materialienkunde für den Maschinenbau, Berlin 1898. – [2] Rudeloff, Hilfsmittel und Verfahren der Materialprüfung, Leipzig 1889. – [3] Hackney, On forms of testpieces, London 1884, S. 49. – [4] Bauschinger, Mitteilungen aus dem mechanisch-technischen Laboratorium der Techn. Hochschule München, Heft 20. – [5] Engineering 1881, S. 41. – [6] Dingl. Polyt. Journal 1882, Bd. 246, S. 127. – [7] Zeitschr. d. Vereins deutsch. Ingen. 1890, S. 1042. – [8] Engineering 1881, S. 139. – [9] Zeitschr. d. Vereins deutsch. Ingen. 1881, S. 316. – [10] Engineering 1890, Bd. 2, S. 310. – [11] Dingl. Polyt. Journal 1891, Bd. 279, S. 152. – [12] Denkschrift zur Eröffnung des K. Materialprüfungsamtes der Techn. Hochschule Berlin, S. 326. – [13] Dingl. Polyt. Journal 1899, Bd. 312, S. 56. – [14] »Stahl und Eilen« 1895, S. 575 und 673. – [15] Baumaterialienkunde, Bd. 2, S. 345. – [16] Dingl. Polyt. Journal 1899, Bd. 312, S. 58. – [17] Zeitschr. d. Vereins deutsch. Ingen. 1895, S. 491. – [18] Broschüre der Nürnberger Maschinenfabrik C. Wolf & Sohn, München 1882. – [19] Zeitschr. d. Vereins deutsch. Ingen. 1890, S. 1003. – [20] Wochenschr. d. österr. Ingen.- u. Arch.-Vereins 1891, S. 139. – [21] Transact. of Amer. Soc. of mech. Eng., Mai 1897. – [22] Americ. Mach., 1897, S. 105. – [23] Dingl. Polyt. Journal 1894, Bd. 293, S. 175. – [24] Deutsche Bauztg. 1894, S. 47 und 59. – [25] Ebend. 1893, S. 576. – [26] Annalen für Gewerbe und Bauwesen, 1886, Bd. 2, S. 229. – [27] Deutsche Bauztg. 1894, S. 135. – [28] »Stahl und Eisen« 1895, S. 331. – [29] Zentralbl. der Bauverwaltung 1895, S. 473. – [30] Revue Industrielle 1890, S. 510. – [31] Dingl. Polyt. Journal 1892, Bd. 286, S. 274. – [32] Polyt. Zentralbl. 1891, S. 272. – [33] Engineering and Mining Journ. 1891, Bd. 1, S. 444. – [34] Engineering 1890, Bd. 2, S. 614. – [35] Annales des ponts et chausses 1891, S. 5. – [36] Schweiz. Bauztg. 1900, S. 58.

Rudeloff.

Fig. 1.
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Fig. 2.
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Fig. 3.
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Fig. 4., Fig. 5.
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Fig. 6., Fig. 7., Fig. 8., Fig. 9., Fig. 10.
Fig. 6., Fig. 7., Fig. 8., Fig. 9., Fig. 10.
Fig. 11.
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Fig. 12.
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Fig. 13.
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Fig. 14.
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Fig. 15.
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Fig. 16. und 17.
Fig. 16. und 17.
Fig. 18.
Fig. 18.
Fig. 19.
Fig. 19.
Fig. 20., Fig. 21., Fig. 22., Fig. 23.
Fig. 20., Fig. 21., Fig. 22., Fig. 23.
Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 2 Stuttgart, Leipzig 1905., S. 694-701.
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