Ermüdungsversuch

Materialermüdung unter zyklischer Belastung

Als Ermüdungsversuch wird eine zyklische Belastung mit entsprechender Prüffrequenz bezeichnet. Dabei kann es sich sowohl um Schwelllastversuche im Zug- oder Druckbereich als auch um Wechsellastversuche mit Zug- und Druckanteilen handeln.

Das Versagen des Materials im Ermüdungsversuch erfolgt oftmals weit unterhalb der statischen Festigkeitsgrenzen.

Die Ergebnisse aus dem Ermüdungsversuch werden häufig als Spannungs-Lastwechseldiagramme dargestellt. Dabei wird die Anzahl der Zyklen bis zum Probenbruch gegen die Amplitude der zyklischen Spannungen aufgetragen.

Ermüdungsprüfungen werden einerseits zur Kennwert-Ermittlung und andererseits zur Lebensdauer-Prüfung verwendet.

Materialermüdung

Als Materialermüdung wird die Schädigung oder das Versagen eines Werkstoffs oder Bauteils unter zeitlich veränderlicher, häufig wiederholter Beanspruchung verstanden. 

Ausgelöst wird die Materialermüdung durch eine plastische Verformung, die in ihrer kleinsten Form als mikroplastische Verformung bezeichnet wird. Diese Schädigung kann durch weitere Belastung wachsen (Risswachstum), bis sie schließlich zum endgültigen Versagen des Materials oder Bauteils führt.

Die Untersuchung vieler Schadensfälle führte zu folgenden Erkenntnissen:

  • Es versagen Bauteile plötzlich, die schon länger ohne Probleme im Einsatz waren.
  • Das Versagen ist nicht auf Grund einer einzelnen Überlast erfolgt.
  • Das Versagen erfolgt weit unterhalb der statischen Festigkeitsgrenzen.
  • Die Belastung ist zeitlich veränderlich und sich häufig wiederholend.

 

Zyklisch belastete Bauteile haben deshalb nur eine begrenzte Lebensdauer. Deshalb werden an kritischen Bauteilen vor dem Einsatz eine Lebensdauerbewertung, Lebensdauerberechnung oder Ermüdungsversuche durchführen, die eine Abschätzung der Haltbarkeit des Bauteils zulassen (Ermittlung der Betriebsfestigkeit).

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