FatigueLebensdauer

FatigueLebensdauer bezeichnet in der Werkstoff- und Strukturmechanik die Anzahl der Lastzyklen, die ein Bauteil unter zyklischer Beanspruchung durchlaufen kann, bevor ein signifikanter Schaden oder vollständiges Versagen eintritt. Sie umfasst typischerweise die Phasen der Rissinitiierung, der Rissausbreitung bis zum Bruch und wird durch wiederkehrende Belastungen beeinflusst. In der Praxis wird oft zwischen Hochzyklusermüdung (High-Cycle Fatigue, HCF) und Niederzyklusermüdung (Low-Cycle Fatigue, LCF) unterschieden. Beim HCF dominieren geringe Spannungen bei sehr vielen Zyklen; beim LCF treten größere Spannungen bei weniger Zyklen auf.

Die Ermüdungslebensdauer wird häufig durch S-N-Diagramme (Wöhlerkurven) beschrieben, die die Beziehung zwischen Spannungs amplitude und der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen darstellen. Nicht-sinusförmige Lasten erfordern Rainflow-Zählung, um die effektiven Zyklen zu bestimmen. Zur Berechnung der Lebensdauer kommen verschiedene Ansätze zum Einsatz, darunter lineare Schadensakkumulation (Miner-Regel) als einfache Näherung sowie probabilistische Modelle oder fortgeschrittene Bruchmechanik-Ansätze, die Rissinitiierung und Rissausbreitung berücksichtigen.

Zu den Einflussfaktoren gehören Materialtyp, Wärmebehandlung, Oberflächenzustand, Vorhandensein von Defekten, Umgebungsbedingungen (z. B. Korrosion), Temperatur, Frequenz und Lastverlauf sowie der Mittelspannungsanteil. Die FatigueLebensdauer ist damit eine zentrale Größe bei der Bauteil- und Strukturgestaltung, Prüfung und Wartung. Designs zielen darauf ab, Ermüdungslastfälle zu vermeiden oder die Lebensdauer durch geeignete Geometrie, Oberflächenbearbeitung, Schutzmaßnahmen und belastungsbasierte Nachweisführungen sicherzustellen.