Vermoeidheidsproeven

Vermoeidheidsproeven zijn experimentele onderzoeken die de weerstand van materialen tegen vermoeiing bepalen bij herhaalde belastingen. Doel is vast te stellen hoeveel cycli een materiaal of onderdeel kan dragen onder een bepaald spannings- of strainniveau voordat een scheur begint te groeien of uiteindelijk breekt. De uitkomsten worden gebruikt om de levensduur, betrouwbaarheid en veilig ontwerp van structuren en componenten te voorspellen.

Tijdens vermoeiheidsproeven ondergaan proefstaafjes of onderdelen cyclische belastingen, vaak met een lagere spanning dan de treksterkte, waardoor microdefecten uitgroeien tot een fatale scheur. Er bestaan verschillende regimes: hoge-cycli vermoeiing (HCF) met miljoenen tot miljarden cycli bij lage spanning, en lage-cycli vermoeiing (LCF) met minder cycli bij hogere spanningen. Proeven kunnen axiaal, buig- of torsioneel zijn en worden uitgevoerd onder constante amplitude of variërende belasting.

Opzet en analyse: testopstellingen bestaan uit servo-hydraulische of servo-elektrische machines die nauwkeurige belasting en tijd- of versnellingcurves leveren. De schade wordt meestal uitgedrukt als een S-N-curve (Wöhler-curve), de relatie tussen spanning en het aantal cycli tot falen. Voor sommige materialen wordt ook een ε-N-curve (strain-life) gebruikt, vooral bij lage cycli. Bij de analyse wordt vaak Miner-regel toegepast voor gelijktijdige schadeaccumulatie bij variabele amplitude.

Standards en toepassingen: vermoeiheidsproeven volgen internationale normen en richtlijnen om reproduceerbare resultaten te garanderen. Ze worden toegepast in de luchtvaart, automobielindustrie, machinebouw en constructieve materialen om ontwerpgrenzen te bepalen en materiaalkeuzes te onderbouwen.

Interpretatie en beperkingen: resultaten zijn afhankelijk van testcondities zoals temperatuur, omgeving, oppervlakteafwerking en spanningstoestand (zoals mean-stress). Extrapolatie naar dienstomstandigheden kan onzekerheden opleveren; daarom worden testen vaak gecombineerd met modelleringsbenaderingen en veiligheidsfactoren.