Der Unterschied: Zug-/Drucktoleranz und Zug-/Druckfestigkeit

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Benedikt
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Der Unterschied: Zug-/Drucktoleranz und Zug-/Druckfestigkeit

Beitrag von Benedikt » 05.12.2014, 19:15

Guten Tag,
da es mit den oben genannten Begrifflichkeiten ja immer wieder Probleme zu geben scheint, dachte ich mir, ich erklär es mal einigermaßen verständlich.
Die Frage taucht ja recht regelmäßig auf, und immer alles wieder aufs neue zu erklären, ist ja auf Dauer auch Recht mühselig ;) :D

Zug-/Druckfestigkeit:
(Auch Zug-; bzw. Druckstärke genannt)
Die Zug-/Druckfestigkeit beschreibt, wie groß die benötigte Kraft ist, um ein gewisses Material um eine bestimmte Länge zu dehnen, bzw. zu komprimieren.
Klingt schön und gut, kapierten tuts aber nicht jeder. Keine Angst, ging mir auch mal so ;)

Veranschaulichen wir das Ganze mal mit einem Beispiel:
Wir nehmen zwei gleich bemessene Körper, einmal aus Gummi, einmal aus Plexiglas.
Nun biegen wir das Ganze, d.h. der entsprechende Stoff wird an der Rückseite gedehnt und an der Unterseite gestaucht.
Was geht nun schwerer zu biegen?
Natürlich das Plexiglas.
Das liegt daran, dass es wesentlich druckfester und zugfester als der Gummi ist, man benötigt viel mehr Kraft, um es am Rücken zu dehnen und auf der Unterseite zu stauchen.
Der Gummi dagegen ist wesentlich weniger zugstark,bzw. druckstark, als benötigen wir sehr viel weniger Kraft.

Klar soweit?
Gut.

Nun biegen wir beide Stoffe, soweit wir können. Der Gummi wird wohl relativ unbeeindruckt bleiben, das Plexiglas wird sich dagegen recht schnell mit einem lauten "Peng!" in das jenseits verabschieden.
Aber dabei ist es doch sehr viel druck- und zugstärker als der Gummi? Weshalb bricht es bei einer viel geringeren Auslenkung? ???

Das liegt an dem nächsten Thema, der:

Druck-/Zugtoleranz
Die Zug-/Drucktoleranz beschreibt, wie weit ein Stoff komprimiert, bzw. gedehnt werden kann, ohne irreversible geschädigt zu werden, d.h. eine umunkehrbare Zerstörung der Zellstruktur zu erfahren (bei Holz wäre dies der Bruch am Rücken, bzw. Knitterfalten am Bauch).
Wieder so ein toller, von Fachtherminologie geprägter Satz, den nur die Hälfte kapiert. ;D

Nehmen wir mal wieder unser Beispiel mit Gummi und Plexiglas.
Das Plexiglas benötigt zwar eine hohe äußere Krafteinwirkung, um gebogen zu werden, toleriert aber nur eine sehr geringe Dehnung, bzw. Stauchung. Bei Überschreiten dieser kollabiert die Struktur des Stoffes, und das Ding fliegt einem um die Ohren.

Der Gummi, obwohl er nur sehr wenig Kraft benötigt, um gestaucht und gedehnt zu werden, verträgt auch eine sehr große Dehnung, bzw. Stauchung, bevor er den Geist aufgibt.
Deswegen flitscht der brav in seine Form zurück, wo uns das Plexiglas schon zehnmal ins Gesicht gesprungen ist.


Rekapitulieren wir einmal:
Druck-, bzw. Zugfestigkeit: Wie stark muss ich drücken?
Druck-, bzw. Zugtoleranz: Wie weit kann ich drücken (ohne das Ding kaputt zu machen)?

Aber da wir hier nicht in einem Physik-, sondern in einem Bogenbauforum sind:

Was bedeutet das jetzt für mein Bogenholz?

Optimal ist, wenn sowohl Zug- und Druckfestigkeit, als auch -toleranz in etwa gleich hoch sind.
Da wird weder der Bauch vom Rücken zusammengequetscht, noch wird der Rücken übermäßig gedehnt.
Zudem geben beide etwa gleichzeitig auf. Kommt man nicht bis zu diesem Punkt ist alles gut, toller Bogen.

Leider kommt sowas in der Natur aber nur sehr selten vor.
Dementsprechend muss man immer etwas gegenarbeiten:

-sind Zug- und Drucktoleranz hoch, die -festigkeit aber sehr niedrig, wird der Bogen etwas dicker, um dennoch den nötigen Druck aufzubauen.

-sind Druck- und Zugfestigkeit sehr hoch, die -toleranz aber niedrig, ist es generell weniger geeignet. Entweder man baut sehr breit und flach, oder man kloppt es in die Tonne, da es schön bei einer sehr geringen Auslenkung bricht.

-Sind Drucktoleranz und Druckfestigkeit hoch und die Zugtoleranz und - festigkeit niedrig (bzw. umgekehrt, Zugtoleranz und -festigkeit hoch und Druckfestigkeit und -toleranz niedrig), ist das auch semioptimal.
Der Bauch, der eigentlich sehr weit zusammengestaucht werden kann, tut nix, und der Rücken, der eh nix verträgt, wird gnadenlos langgestreckt (oder eben andersrum). Solche Hölzer benötigen oftmal einen Trapezförmigen Querschnitt (mehr Holz an Rücken, bzw. Bauch) oder ein Facing/Backing.

-usw.....


Ich hoffe, dem ein oder anderen ist es nun ein wenig klarer geworden, wie es sich mit diesem ominösen Begriffen verhält und welch simpler Gedanke eigentlich dahintersteckt ;)

Gruß
Benedikt
Zuletzt geändert von Benedikt am 05.12.2014, 22:54, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: Der Unterschied: Zug-/Drucktoleranz und Zug-/Druckfestig

Beitrag von Heidjer » 05.12.2014, 22:49

Sehr schön erklärt, jetzt fehlt nur noch eine Narrensichere Tabelle in der alle tauglichen Bogenhölzer mit ihrer möglichen Bandbreite an Stärken, Schwächen und Toleranzen erfasst ist. Das aber ist die Krux an der Sache, selbst Holz von ein und dem selben Baum kann große Abweichungen in alle Richtungen aufweisen, je nach dem wo es her ist. Der Baum lagert je nach Bedarf Lignin an den Stellen an, wo es gebraucht wird, so ist das Holz auf der Wetter oder Windseite etwas anders beschaffen wie auf der Gegenseite, am Stammfuß fester wie in der Baumkrone, dafür ist es dort elastischer, usw.
Was ein Holz zu Leisten vermag, kann man leider nur mit viel Erfahrung abschätzen, gibt zum Beispiel dem Blacky ein Stück Eibe in die Hand und eventuell noch ein scharfes Messer und er wird Dir sagen können was aus diesen Holz möglich ist. ;)

Ein paar Beispiele für verschiedene Hölzer wäre zum einen Rattan (Manau) für das toleranteste Holz was die Drucktoleranz angeht, Druckfestigkeit ist dafür kaum vorhanden. Eibe und Goldregen sind mit die ausgewogensten Hölzer was alle vier Eigenschaften angeht. Bei Esche und Hasel wiederum ist die Zugfestigkeit höher als die Druckfestigkeit, die Drucktoleranz ist auch bescheidener.
So hat halt jedes Holz seine Vor- und Nachteile und man muß dies beim Bogendesign berücksichtigen um das Optimum an Leistung und Langlebigkeit heraus zu holen. ;)


Gruß Dirk
Ein Pfeil, den Schaft gemacht aus der Pflanzen hölzern Teil, versehen mit eines Vogels Federn und einer Spitze, aus der Erde Mineral, wird von der Natur gern zurückgenommen.

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