Metallermüdung und Wöhler-Kurven
Metallermüdung bezeichnet das Versagen von Werkstoffen unter zyklischer Belastung, die deutlich unterhalb der statischen Festigkeit liegen kann. Die Wöhler-Kurve (S-N-Kurve) zeigt die Beziehung zwischen Spannungsamplitude und Schwingspielzahl bis zum Bruch. Unterhalb der Dauerfestigkeitsspannung σD tritt bei Stahl theoretisch kein Ermüdungsbruch auf. Bei Aluminium gibt es keine echte Dauerfestigkeit – die Kurve fällt weiter ab. Kerbwirkung, Oberflächenqualität und Mittelspannung reduzieren die ertragbare Spannung erheblich.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Metallermüdung? Metallermüdung ist das Versagen eines Werkstoffs durch wiederholte zyklische Belastungen, die Risse initiieren und ausbreiten, bis zum Bruch.
Was ist die Dauerfestigkeit? Die Dauerfestigkeit ist die Spannung, unterhalb derer ein Werkstoff theoretisch unendlich viele Schwingspiele erträgt. Bei Stahl liegt sie typischerweise bei ca. 40–50 % der Zugfestigkeit.
Wie beeinflusst Kerbwirkung die Ermüdungsfestigkeit? Kerben erhöhen die lokale Spannungskonzentration und verringern die ertragbare Spannungsamplitude erheblich. Der Kerbfaktor Kt quantifiziert diese Erhöhung.
Was ist ein ausreichender Sicherheitsfaktor? In der Maschinenbaukonstruktion werden Sicherheitsfaktoren von 1,5–3,0 gegen Ermüdung angestrebt, je nach Anwendung und Sicherheitsrelevanz.