Ermüdungswerte

Ermüdungswerte bezeichnet Kennzahlen, die die Ermüdungsfähigkeit eines Werkstoffs oder Bauteils unter zyklischer Belastung charakterisieren. Sie geben an, wie viele Lastwechsel ein Bauteil bei einer bestimmten Belastung widerstehen kann, bis es versagt. Typische Größen sind die Ermüdungsfestigkeit, die Ermüdungsgrenze und die Lebensdauer Nf (Anzahl der Zyklen). Ermüdungswerte werden durch Ermüdungstests bestimmt und grafisch in S-N-Kurven (Wöhlerkurven) dargestellt, die die Belastungsspannung in Abhängigkeit von der Zyklenzahl zeigen.

Die Ermüdungsgrenze bezeichnet die maximale Spannungsamplitude, die bei einer bestimmten Lebensdauer theoretisch unbegrenzt bestehen kann. In vielen Metallen existiert jedoch kein unendliches Ermüdungsleben; mit zunehmender Zyklenzahl sinkt die erforderliche Spannungsamplitude. Die Berücksichtigung des mittleren Spannungsanteils erfolgt durch Korrekturmethoden wie Goodman- oder Gerber-Bezüge.

Wichtige Einflussfaktoren auf Ermüdungswerte sind Spannungsamplitude und Mittelspannung, Frequenz, Temperatur, Umgebungsbedingungen (z. B. Korrosion), Oberflächenbeschaffenheit und -finish, Notch- und Randsituationen, Materialzustand durch Wärmebehandlung sowie Größe und Geometrie des Bauteils. Die Streuung der Werte ist naturgemäß groß, weshalb Sicherheitsfaktoren in der Auslegung eine zentrale Rolle spielen.

Ermüdungswerte werden überwiegend durch zyklische Zug- oder Druckbelastung sowie Biege- und Torsionsprüfungen ermittelt. Prüfvorschriften basieren auf internationalen Normen und Standards, die Lastprofile, Frequenzen und Temperaturbedingungen festlegen. In der Praxis dienen sie der Auslegung von Bauteilen mit zyklischer Beanspruchung, etwa in Maschinenbau, Automotive oder Luft- und Raumfahrt, um Lebensdauerabschätzungen und Zuverlässigkeitsziele zu erreichen.