Ermüdungsprüfung / Schwingfestigkeit

Definition

Die Ermüdungsprüfung untersucht das Werkstoffverhalten unter zyklischer Beanspruchung. Die Prüfung ermittelt Wöhlerlinien, Dauerfestigkeit und Lebensdauer nach DIN 50100.

Physikalische Grundlagen

Ermüdungsversagen verläuft in drei Phasen:

1. Anrissbildung: Mikrorissbildung an der Oberfläche
2. Risswachstum: Stabiles Risswachstum (Paris-Gesetz)
3. Restbruch: Instabiles Risswachstum, Gewaltbruch

Prüfverfahren

Wöhlerversuch

Proben werden bei konstanter Spannungsamplitude bis zum Bruch belastet. Ergebnis: Wöhlerlinie (S-N-Kurve).

Spannungsverhältnis R

• R = -1: rein wechselnde Beanspruchung
• R = 0: schwellende Beanspruchung

Wöhlerlinie

• Kurzzeitfestigkeit (LCF): N unter 10.000
• Zeitfestigkeit: 10.000 bis 10 Millionen
• Dauerfestigkeit: Horizontaler Bereich

Normen

• DIN 50100: Schwingfestigkeitsprüfung
• DIN EN ISO 1099: Ermüdungsprüfung axial
• ASTM E466: Axial Fatigue Testing

Prüfmaschinen

• Servohydraulische Prüfmaschinen: 0,01–100 Hz
• Resonanzpulsatoren: 50–300 Hz

Anwendungsgebiete

• Auslegung von Fahrwerkskomponenten
• Qualifizierung von Schweißverbindungen
• Bauteilfreigabe in der Luftfahrt