Zyklusprüfungen

Zyklusprüfungen sind systematische Tests, bei denen ein Bauteil, Material oder System wiederholt zyklischen Beanspruchungen ausgesetzt wird. Ziel ist es, Leistungsfähigkeit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit unter realen oder beschleunigten Betriebsbedingungen zu bewerten, Lebensdauern abzuschätzen und frühzeitig Schwachstellen oder Versagensmechanismen zu erkennen. Im Gegensatz zu Einzelbelastungstests liefern Zyklusprüfungen Einblicke in das Verhalten bei wiederholter Belastung, Ermüdung, Abnutzung oder Umweltwechsel.

Anwendungsfelder umfassen Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Bauwesen sowie Materialien und Oberflächen. Typen von Zyklen umfassen mechanische Lastzyklen (Zug-Druck, Biegung), Wärmezyklen (Aufheizen/Kühlen), elektrische Zyklen (An/Aus, Lade-Entladezyklen) und chemische oder elektrochemische Zyklen (Korrosion, Brennstoffzellendetektion). Prüfprofile können konstant amplitudenhaft, variabel, spektral oder zufällig gestaltet sein und unterschiedliche Frequenzen, Rundlauf- bzw. Haltezeiten sowie Umgebungsbedingungen berücksichtigen.

Durchführung erfolgt mit geeigneten Prüfständen wie servo-hydraulischen oder elektrodynamsichen Prüfanlagen, Wärme- bzw. Feuchtigkeitskammern und Messsystemen für Kraft, Verschiebung, Dehnung, Temperatur und elektrische Größen. Die Auswertung konzentriert sich auf Lebensdauer (z. B. Anzahl Zyklen bis zum Versagen), Ermüdungsraten, Schadensentwicklung, Tragfähigkeitsverlust sowie gegebenenfalls crack- oder wear-Mustern. Methoden wie S-N-Kurven, Lebensdauervorhersagen oder Wahrscheinlichkeitsmodelle (z. B. Weibull-Verteilungen) kommen zum Einsatz.

Planung umfasst Zielsetzung, Zyklusumfang, Beanspruchungsprofil, Umweltbedingungen, Vor- und Nachbehandlung, Kalibrierung sowie Sicherheits- und Berichtsanforderungen. Standards und Normen von ISO, ASTM und IEC geben Orientierung für Zuverlässigkeits- und Ermüdungstests. Zyklusprüfungen unterstützen Designoptimierung, Qualitätskontrolle und Zertifizierungen, sind jedoch zeit- und kostspielig und sollten sinnvoll mit Simulationen kombiniert werden.