Ermüdungsprüf

Die Ermüdungsprüfung (kurz: Ermüdungsprüf) ist eine systematische Bestimmung des Ermüdungsverhaltens von Werkstoffen oder Bauteilen unter zyklischer Beanspruchung, um Lebensdauer, Festigkeit und Zuverlässigkeit abzuschätzen. Typische Ergebnisse sind Beziehungen zwischen Belastungsamplitude und der Anzahl von Zyklen bis zum Bruch, oft als S-N-Kurven (Wöhler-Kurven) dargestellt. Tests können unter Konstanthamplitude oder variabler Amplitude durchgeführt werden und erfolgen in axialer, torsionaler oder Biege- bzw. Rotationsbeanspruchung. Prüfkörper können einfache Proben oder echte Bauteile sein. Prüfeinrichtungen sind meist Servohydraulik- oder Servoelektrik-Systeme; Messgrößen umfassen Kraft, Verformung und Dehnung, häufig mit Dehnungsmattern und extensometrischer Überwachung.

Dateninterpretation: Der Dauerfestigkeitsbegriff beschreibt die Stresslevel, unter dem ferrometallische Werkstoffe theoretisch unendlich viele Zyklen überstehen; viele Nichteisenlegierungen zeigen keinen echten Dauerdruck. Bei variabler Belastung kommen Konzepte wie Miners Regel zur kumulativen Schadenbewertung oder strain-life-basierte Ansätze (ε-N-Kurven) zum Einsatz; im Hochzyklusbereich wird oft Basquins Gesetz verwendet, im Niedrigzyklusbereich Coffin–Marris- bzw. Morrow-Modelle.

Standards und Berichterstattung: Normen von ISO, DIN und ASTM legen Prüf-Geometrien, Prüfabläufe und Auswertungsmethoden fest. Ergebnisse dienen der sicheren Auslegung, Zuverlässigkeitsanalyse und der Fehleranalytik, beispielsweise bei Oberflächenbeschaffenheit, Korrosion, Wärmebehandlung oder Restspannungen.

Anwendungen: Automobil-, Luftfahrt-, Maschinenbau- und Bauwesen nutzen Ermüdungsprüfungen, um Lebensdauergrenzen zu verifizieren und Belastungsgrenzen für Bauteile festzulegen. Einschränkungen ergeben sich durch Unterschiedlichkeiten der Serv conditions gegenüber Prüfumgebungen, Skalierungseffekte und Umweltwirkungen.