Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

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chy schuf die Grundlagen der mathematischen Elastizitätstheorie und führte
den allgemeinen Spannungsbegriff ein. Hodgkinson experimentierte mit
guss- und schmiedeeisernen Profilträgern und Tragwerksformen und ermittelte
Materialkoeffizienten, Bemessungsregeln und Verhältnisse von Spannungen
und Dehnungen, die in viele Fachbücher seiner Zeit übernommen
wurden. Darstellungen des Verhältnisses von Spannung und Dehnung für
Flussstahl (Spannungs-Dehnungs-Diagramm) findet man beispielweise in
einem Buch von Georg Christoph Mehrtens (1843 - 1917) mit dem Titel
“Eisen und Eisenkonstruktionen ... “, das 1887 erschien. Solche Diagramme
wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zum zentralen Darstellungsmittel
in der Festigkeitslehre.
Mit dem aufkommenden Eisenbahnwesen Mitte des 19. Jahrhunderts wurden
weitere Impulse zur Erforschung des Festigkeitsverhaltens, besonders
der Eisenwerkstoffe, geschaffen. Hier sind vor allem die von Wöhler vorgenommenen
Dauerfestigkeitsprüfungen zu erwähnen auf deren Versuchsstrategie
auch heutige Dauerfestigkeits-Prüfregime basieren.
Probleme der Dauerfestigkeit leiteten sich vor allem aus Brüchen an Eisenbahnachsen,
Radreifen und Schienen ab. Bisherige Untersuchungen von
Eisenwerkstoffen bezogen sich auf die Ermittlung der Bruchgrenze, die in
einachsigen Zug- bzw. Druckversuchen bestimmt wurde. Der Ruf nach
genormten Materialprüfverfahren und -werten verstärkte sich, wobei man
sich auch Gedanken über Festigkeitswerte bei stoßartiger und wechselnder
Belastung machte. Hodgkinson versuchte die Festigkeitstheorie dahingehend
zu erweitern, dass er bleibende Verformungen bei wiederholten Belastungen
einbezog. John William Macquorn Rankine (1820 - 1872) leitete
aus Untersuchungen des Bruchverhaltens und dem Bruchverlauf wechselnd
beanspruchter Proben und Bauteile Maßnahmen zur Verhinderung von
Kerbwirkungen ab.
Nach langjährigen Experimenten zwischen 1858 und 1870 wurden vom
preußischen Eisenbahnbeamten August Wöhler Probleme der Dauerfestigkeit
und Materialprüfung auch ansatzweise theoretisch zu bewältigen versucht.
Die Hysteresiserscheinung der Werkstoffe unter Wechsellasten, die
später als “Wöhlerkurven” in die Festigkeitslehre eingingen, sind von ihm
erkannt worden. Er gab auch das Verhältnis der Bruchspannungen bei ruhender,
schwellender und wechselnder Belastung mit 3:2:1 an.
Die theoretische Behandlung des Dauerfestigkeitsverhaltens der Werkstoffe
erforderte jedoch die Einbeziehung weiterer experimentell zu ermittelnder
Werte in Form von Festigkeitskoeffizienten, Formzahlen und Materialkennwerten
bei unterschiedlichen Belastungsregimen. Der große Bedarf an
vor allem gesicherten Materialkennwerten bei den unterschiedlichsten Be-