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Einleitung

Eine gewichtsoptimierte Bauteilauslegung sowie die daraus resultierende Abschätzung der Lebensdauer bzw. der Einsatzzeit metallischer Werkstoffe setzen ein umfassendes Verständnis der Ermüdungsvorgänge und die systematische Untersuchung des Ermüdungsverhaltens voraus. Viele Bauteile können meist schon allein aus Zeit- und Kostengründen weder als Prototypen gebaut, noch als solche unter Betriebsbedingungen geprüft werden.

 

Der Zusammenhang zwischen Beanspruchungsamplitude und Lebensdauer wird üblicherweise in Form von Wöhlerkurven aufgetragen, wobei zur mathematischen Beschreibung bei spannungs­kontrollierter Versuchsführung häufig ein Potenzansatz nach Basquin [1] genutzt wird. Wöhlerkurven und die darauf aufbauenden Schadensakkumulationshypothesen nach Palmgren und Miner [2], sowie diverse Modifikationen bilden gegenwärtig noch häufig die Grundlage zur Abschätzung der Lebensdauer und erzeugen entsprechend kontroverse Diskussionen, weil experimentell vielfach belegt ist, dass die zugrundeliegende Annahme einer linearen Schadensakkumulation infolge der auftretenden Beanspruchungen keine Gültigkeit besitzt.

Zur Ermittlung von Wöhlerkurven sind i.d.R. eine große Anzahl von Ermüdungsversuchen er­forderlich. Im Hinblick auf eine Reduzierung des Versuchs- und damit auch des Kostenaufwandes, bei einer gleichzeitig besseren Übereinstimmung zwischen Berechnung und Experiment, wurden in den letzten Jahren verschiedene Kurzzeitverfahren entwickelt, die die nichtlineare Schädi­gungs­akkumulation berücksichtigen (z.B. [3-5]). Dabei werden die Potenziale der zer­störungsfreien Prüfung (ZfP), der Digitalisierung der Messtechnik sowie der Signalver­arbeitung miteinander kombiniert, um einen signifikanten Informationsgewinn hinsichtlich des Ermüdungsverhaltens zu erzielen. Durch diese Kombination wird das konsequente Ziel verfolgt, mehr Werkstoffinformationen aus weniger Ermüdungsversuchen zu extrahieren, wobei dabei gleichzeitig die Komplexität der hierbei gestellten Prüfaufgaben zunimmt.