DE367391C

DE367391C - Einrichtung zur Bestimmung von Dehnungen und Spannungen fester elastischer Koerper

Info

Publication number: DE367391C
Application number: DEK77199D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-04-15
Filing date: 1921-04-15
Publication date: 1923-01-20

Description

Einrichtung zur Bestimmung von Dehnungen und .Spannungen fester elastischer Körper. Der Erfindungsgegenstand hat den Zweck, Dehnungen und Spannungen in belasteten, festen elastischen Körpern, insbesondere in Baukonstruktion, Brückenbauten, Eisenbetonbauten und in Maschinenteilen auf einfache Art zu messen. Er unterscheidet sich von den vorhandenen und bekannten Meßapparaten durch eine große Einfachheit und durch Vermeidung aller fehlerbringenden beweglichen Teile. Infolge der Billigkeit der zur Verwendung gelangenden Meßfedern können dieselben an jedem Bauwerk in beliebig großer Zahl angebracht werden, und damit kann bei irgendwelchen Belastungen ein klares Spannungsbild gewonnen werden.
Der Erfindungsgedanke geht von der mathematischen Beziehung aus, die zwischen der Verkürzung der Sehne einer flachen Kurve und der dadurch bedingten Vergrößerung der Pfeilhöhe bei gleicher Kurvenlänge besteht. Wenn die Enden einer elastischen Feder (vgl. Abb. i) um dä`s -Maß X - X.' = 0 #. genähert werden, so biegt die Feder in der Mitte um das Maß. f aus. Zwischen der Verkürzung und der Ausbiegung besteht die Beziehung (Vgl. Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Jahrgang igi7 S. 9aff.) Hierbei ist es von Wichtigkeit, d.aß die Kurvenform bei dieser Beziehung keine wesentliche Rolle spielt, solange die Pfeilhöbe klein bleibt. Da bei kleiner Verkürzung der Sehne bereits eine große Ausbiegung entsteht, so bildet eine derartige Feder ein vorzügliches Mittel, Bewegungen in vergrößertem. Maßstabe darzustellen und zu messen.
Gibt man der Feder a (vgl. Abb. z) eine kleine anfängliche Ausbiegung fo, spannt die Enden in irgendeiner Weise an einem, elastischen Stabe b fest und unteriieht den Stab einer Formänderung, so wird zwischen den Enden 'c der Feder eine Verkürzung d A l eintreten. Gleichzeitig wird sich die vorhandene Pfeilhöhe fo auf das Maß f' vergrößern. Zwischen der Verkürzung der Stabsehne und der Vergrößerung d f der Pfeilhöhe besteht wiederum die Beziehung Die gemessene Verkürzung ist aber gleich der elastischen Formänderung des Stabteiles zwischen den Enden der Feder, woraus die weitere Beziehung folgt und In der Formel 3 bedeutet a- Spannung, E= Elastizitätsmaß, a, eine Konstante. Die übrigen Bezeichnungen gehen aus der Abb. x und 2 hervor.
Diese Beziehung bietet ein einfaches Mittel, die Spannungen des betreffenden Stabteiles festzustellen. Die Ausbiegungen sind groß genug, um mit einer Mikrometerschraube, wie durch Versuche bestätigt ist, genau genug festgestellt zu werden.
Die Messung kann noch genauer erhalten werden, wenn man statt der Feder gleichzeitig zwei Federn an der Meßstrecke befestigt und durch Messung die Vergrößerung der Pfeilhöhe fü auf das Maß f' feststellt (vgl. Abb. 3). Die beiden Federn a sind durch eine Fassung d am Ende gehalten und werden durch eine Klemmvorrichtung c am Stabe b, dessen Dehnung oder Spannung zu messen ist, festgeklemmt.
In solchen Fällen, in denen ein Festklemmen der Federn nicht möglich ist, wie z. B. bei der Messung der Dehnungen oder Spannungen an Körpern oder in der Mitte von Platten, empfiehlt es sich, die Federn in der Form zu verwenden, wie sie in den Abb. q. bis 6 dargestellt sind. Bei diesem Verfahren werden die Enden der Meßfedern a mit einer Hülse d fest umschlossen. In der Hülse befindet sich ein Loch c. Die Meßstrecke des Stabes b ist durch zwei Stifte e begrenzt. Die Stifte können bei Betonbauten einbetoniert, bei Holz- oder Eisenbauten eingeschraubt werden. Die Entfernung der Stifte ist etwas kleiner als die Länge der Federn in gestrecktem Zustand. Die Federn werden also beim Aufbringen auf die Stifte eine kleine Ausbiegung erhalten. Im übrigen werden die Ausbiegungen in Federmitte bei der elastischen Formänderung wiederum durch Mikrometer festgestellt und hieraus die Längenänderung der Entfernung zwischen den Stiften e ermittelt. An Stelle der Messung der Vergrößerung der Pfeilhöhe durch Mikrometer kann selbstverständlich auch jede andere Art der Messung, etwa durch Hebel- oder Rollenübertragung auf Zeigerapparate, vorgenommen werden. Die Art der Übertragung und Ablesung der Vergrößerung der Pfeilhöhe zum Zwecke der Messung ist nicht von wesentlicher Bedeutung.
Will man noch größere Übersetzungen mit Hilfe der beschriebenen Meßfedern erhalten, so kann man zwei oder mehrere Meßfedern kreuzweise übereinander anordnen, derart, daß jeweils die Mitte einer Feder auf die Enden der nächstfolgenden Feder ihre Bewegung überträgt. Durch zweckmäßige Wahl der Abmessungen der Federn kann man auf diese Weise eine beliebige große Übersetzung ohne Verwendung beweglicher Teile erhalten.
Die Möglichkeit und Zweckmäßigkeit der Verwendung von Federn zum Zwecke der Messungen und Spannungen ist in der Materialprüfungsanstalt der technischen Hochschule Darmstadt durch den Antragsteller ausprobiert worden. Die Erfolge waren so günstige, daß auch bereits Versuche bei fertigen Eisenkonstruktionen mit Erfolg gemacht werden konnten. Hierbei stellte sich als wesentlicher Vorteil des Verfahrens heraus, daß die Federn leicht an beliebigen Stellen des Bauwerks anzubringen sind, daß sie außerordentlich billig sind und daher gleichzeitig in großer Zahl Verwendung finden können.

Claims

PATENT-ANsPRÜCHE: r. Einrichtung zum Messen von Dehnungen und Spannungen fester elastischer Körper, bei der über der Meßstrecke ein Körper gespannt ist, dessen seitliche Ausbiegung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßkörper eine aus einem, Stück bestehende biegsame Feder benutzt ist. a. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Federn an den Enden mit einer Hülse fest vereinigt und derartig über der Meßstrecke befestigt werden, daß aus der Ausbiegung beider Federn in der Mitte auf die Längenänderung der Meßstrecke geschlossen werden kann. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Federn kreuzweise derart übereinander angeordnet werden, daß die Mitte der untersten Feder auf die Enden der darüberliegenden Feder durch unmittelbare Übertragung wirken und aus der gemessenen Ausbiegung der letzten Feder auf die Längenänderung zwischen den Endpunkten der ersten Feder geschlossen werden kann.