Ueber das Verhalten von Metallen bei dauernder Belastung; von Prof. R. H. Thurston.Im Auszug nach einem vom Verfasser in der American Society of Civil Engineers am 6. December 1876 gehaltenen und im Separatabdruck gef. eingesendeten Vortrage. Mit Diagrammen auf Texttafel A. Thurston, über die Elasticität der Metalle. Die Unterscheidung der Constructionsmetalle in eine Eisenclasse und Zinnclasse, welche in einer frühern Abhandlung (1877 223 337) begründet wurdeWir brauchen wohl nicht darauf hinzuweisen, daß sowohl Generalmajor Uchatius (1877 223 243), als auch Prof. Bauschinger (1877 224 2) sich beide gegen diese Eintheilung ausgesprochen haben und Experimente in dem Sinne vorführen, welche denen Prof. Thurston's entgegenzuhalten sind.Die Red., ist als bekannt vorausgesetzt und mag nur nochmals darauf hingewiesen werden, daß erstere bei Belastung über die Elasticitätsgrenze eine definitive Erhöhung der Elasticitätsgrenze erleidet, während Zinn und ähnliche geschmeidigeFür das englische Wort „viscous“ läßt sich im Deutschen kein vollkommen identisches finden; am entsprechendsten wäre etwa die Zusammensetzung „zählweich“.Der Ref. Metalle die Erscheinung des molecularen Flusses und einer Depression der Elasticitätsgrenze aufweisen. Gleichzeitig ergab sich, daß die Eisenclasse, wenn sie selbst bis nahe zur Bruchgrenze belastet wurde, rasch eine bestimmte Streckung erlitt und dann nahezu unveränderlich blieb, während die Zinnclasse, selbst bei verhältnißmäßig geringer Belastung, successive immer größere Streckungen und zuletzt den Bruch ergab, wenn selbst zum raschen Bruche bedeutend größere Belastung erforderlich war. Daraus folgt endlich die schon früher hervorgehobene eigenthümliche Erscheinung, daß die letztere Classe bei rascher Inanspruchnahme größern Widerstand bietet, während die Eisenclasse in demselben Falle Abnahme der Widerstandskraft zeigt. Die hierauf bezüglichen Experimente des Verfassers sind in einer frühern Abhandlung (* 1877 223 333) mitgetheilt; neuerdings wurden nun Versuche vorgenommen, um den Einfluß dauernder Belastung näher zu prüfen, wie er sich bei den zwei aufgestellten Kategorien der Metalle charakteristisch geltend macht. Diese Versuche sollen in nachstehendem kurz besprochen und durch die Figuren I und II erläutert werden. Figur I stellt das Verhältniß der Abnahme der Widerstandskraft (als Ordinaten) zur Zeitdauer (als Abscissen) bei constant bleibender Streckung dar und wurde aus Versuchsresultaten mit der früher beschriebenen Fairbank'schen Wage zusammengestellt. Die Figur II verzeichnet das Verhältniß der zunehmenden Streckung (als Ordinaten) zur Zeitdauer der constant bleibenden Belastung, und wurde gleichfalls nach tabellarisch geordneten Versuchsresultaten zusammengestellt. Letztere vollkommen wiederzugeben, müssen wir uns aus Mangel an Raum versagen, und es mögen nur die prägnanten Punkte der verzeichneten Curven hervorgehoben werden. Die Probestücke waren alle auf 1 Zoll (25mm,4) im Quadrat zugerichtet und wurden auf 22 Zoll (559mm) zwischen den Supports freitragend auf relative Festigkeit beansprucht. Unter dieser Beanspruchung durchbog sich der Eisenstab Nr. 648 (Fig. I) bei 451k Belastung um 2mm,53 und zeigt nach Entfernung der Last 0mm,12 bleibende Setzung. Neuerdings mit 451k belastet, wurde die Durchbiegung 2mm,54, welche nun constant erhalten und die dabei abnehmende Belastung gemessen wurde. In der Curve Figur I ist die ursprüngliche Belastung von 451 als Ausgangspunkt genommen und sind die Abnahmen derselben vom Nullpunkt vertical aufgetragen. Nach 25 Minuten betrug die Belastung 449k, nach 1 Stunde 40 Minuten 446k, nach 4 Stunden 35 Minuten endlich 444k und nach 5 Stunden 20 Minuten dieselbe Last. Nach Entlastung blieb als bleibende Setzung 0mm,18, nach neuerlicher Belastung mit 451k war die gesammte Setzung nur um 0mm,0077 größer als ursprünglich. Ein zweiter Versuch mit demselben Eisenstab Nr. 648 ist gleichfalls in Figur I dargestellt. Diesmal betrug die ursprüngliche Belastung 721k, die entsprechende Durchbiegung 6mm,47, bleibende Setzung 2mm,56; nach 6 Stunden 3 Minuten hatte bei constant erhaltener Durchbiegung die Belastung von 721 auf 655k erniedrigt werden müssen; dabei ist aber aus der Curve ersichtlich, daß der größte Theil dieser Widerstandsverminderung in die erste Viertelstunde fällt. Nr. 655, eine ebenso hergestellte und beanspruchte Stange von reinem Queensland-Zinn, wurde ursprünglich mit 45k belastet und davon um 5mm,35 durchgebogen; nach 8 Minuten war die Belastung, die mit dieser Durchbiegung erhalten werden konnte, auf 25k,2 gesunken. Taf. A. Thursion: Ueber das Verhalten von Metallen bei dauernder Belastung. I. Abnahme des Widerstandes bei constant bleibender Streckung. II. Zunahme der Streckung bei constant bleibender Belastung. S. 18–19 Nr. 599, Legirung aus 10 Th. Kupfer, 90 Th. Zink, bog sich ursprünglich unter 555k um 13mm,23 durch. Die rasche Abnahme der Widerstandskraft zeigt die Curve in Figur I; nach 1 Stunde 58 Minuten war die Widerstandskraft, welche dieser Durchbiegung entsprach, auf 410k gesunken, 3 Minuten später erfolgt bei stets constant erhaltener Durchbiegung der Bruch. Nr. 561 (27,5 Kupfer und 72,5 Zinn) und Nr. 612 (47,5 Kupfer 52,5 Zink) verhielten sich ganz ähnlich wie der Eisenstab, indem auch hier die Abnahme der Widerstandskraft nach den ersten Stunden fast ganz unmerklich wurde, obwohl diese Legirungen der Zinnclasse zuzuzählen sind. Doch zeigen sie dieses Verhalten nur bei geringern Belastungen, indem Nr. 561 ursprünglich mit 72, zuletzt mit 45k, Nr. 612 ursprünglich mit 360, zuletzt mit 338k beansprucht war. Dagegen zeigte Nr. 599 bei einer Belastung nahe der Bruchgrenze eine bis zum Eintreten des Bruches sinkende Widerstandskraft, während die Glieder der Eisenclasse jede einmal aufgenommene Last constant zu erhalten scheinen, so nahe dieselbe auch der Bruchgrenze kommen möge. Figur II zeigt die Zunahme der Durchbiegung als Function der Zeit bei constant bleibender Belastung und dient als Gegenstück und Ergänzung der Figur I. Der charakteristische Unterschied zwischen der Zinn- und der Eisenciasse tritt hier sogar noch deutlicher hervor. Die Probestücke waren gleichfalls 25mm,4 im QuadratQudrat, in der Mitte belastet und die Auflager 558mm von einander entfernt. Nr. 651 (Fig. II) war Schmiedeisen vom selben Stück wie Nr. 648 der frühern Versuchsreihe und brach zuletzt unter 1164k (59k auf 1mm Zugspannung). Das Stück wurde mit 720k belastet und bog sich 12mm,42 durch, welcher Zustand im Nullpunkt der Figur II als Anfangszustand genommen ist. Nach 6 Minuten hatte die Durchbiegung um 4mm,09 zugenommen, in den weitern 10 Minuten nur mehr um 0mm,24 und blieb hierauf fast völlig unverändert 5 Stunden 44 Minuten lang. Es ist anzunehmen, daß das Probestück in diesem Zustande unbegrenzte Zeit aushalten konnte, ohne die geringste Tendenz zu einem Bruche. Nr. 479 war eine Legirung von 96,27 Kupfer und 3,73 Zinn, und stellt das Verhalten der Zinnclasse unter schwerer Belastung ebenso charakteristisch dar wie Nr. 651 die Eisenclasse. Beim ersten Versuche betrug die Belastung 315k, die ursprüngliche Durchbiegung 11mm,20 die in der Figur verzeichnete Zunahme derselben nach 5 Minuten 2mm,99, nach 60 Minuten im ganzen 5mm,30. Bei Entfernung der Last zeigte sich die bleibende Setzung mit 13mm,31, und ein zweiter Versuch mit 450k Belastung wurde vorgenommen. Hierbei betrug die ursprüngliche Durchbiegung, sobald sie gemessen werden konnte, 79mm,19; nach 5 Minuten war sie um 10mm,72 gewachsen, und die Durchbiegung verfolgt nun den in der Curve verzeichneten Weg, bis nach 75 Minuten das Probestück brach. Die gesammte Durchbiegung betrug zuletzt 193mm,90, die in der Figur vom Ausgangspunkte verzeichnete Zunahme 114mm,27. Nr. 504 bestand aus 99,443 Zinn und 0,557 Kupfer und zeigte, ungeachtet der so sehr verschiedenen Zusammensetzung, ähnliches Verhalten wie Nr. 479, da beide der Zinnclasse angehören. Das interessante Diagramm, dessen Schlußcurve oberhalb der Anfangscurve in der Figur II eingezeichnet ist, erscheint im obern Theile derselben in reducirtem Maßstabe eingetragen. Ebenso ist der Probestab Nr. 501 (90,3 Zinn und 9,7 Kupfer) verzeichnet, soweit sich die Versuchsdauer erstreckte. Nach 55 Stunden unausgesetzter Beobachtung wurde das Probestück sich selbst überlassen und brach in der Nacht, so daß die schließliche Durchbiegung unter der constanten Last von 72k nicht bekannt wurde. In Zusammenfassung der hier dargestellten Versuchsreihen, schließt Prof. Thurston, ist wohl die Unterscheidung der Metalle in eine Zinn- und Eisenclasse definitiv erhärtet und nachgewiesen, wie die Eisenclasse unter allen einmal aufgenommenen Belastungen sicher, die Zinnclasse nur bei einem geringen Procentsatz der Bruchbelastung unbedingt verläßlich ist. Welche Coefficienten hier anzuwenden sind, muß spätern Versuchen vorbehalten bleiben. M.