cyclusbelasting

Cyclusbelasting, in het Engels vaak cyclic loading genoemd, is het verschijnsel waarbij een constructie of component herhaaldelijk wordt blootgesteld aan variërende spanning of vervorming tijdens dienst. De belasting schommelt doorgaans tussen een minimum- en een maximumwaarde en ontstaat door factoren zoals beweging, trillingen, wind, warmte- en koudewisselingen of operationele belastingcycli. Het begrip is vooral van belang in de context van materiaal- en constructievermoeiing.

Bij cyclusbelasting kan vermoeiing optreden. In elke cyclus kunnen microscheurtjes ontstaan bij scheurvorming- of stressconcentraties en bij voldoende cycli kunnen deze scheuren groeien en leiden tot falen. Vermoeiing wordt onderscheiden in hoogcyclische vermoeiing (veel cycli, lage spanning) en lagecyclische vermoeiing (minder cycli, hogere spanning). Factoren zoals materiaalkwaliteit, omgeving (corrosie, temperatuur) en meetstoornissen beïnvloeden de levensduur aanzienlijk.

Analyse en ontwerp tegen vermoeiing maken gebruik van verschillende concepten. De spanningsreeks Delta sigma, de gemiddelde spanning en het aantal cycli tot falen (Nf) zijn kernbegrippen. De S-N-curve geeft de relatie tussen belastinggat en levensduur weer. Voor berekening van cumulatieve schade bij variabele belasting wordt vaak Miner’s regel toegepast; cycli worden geteld met de Rainflow-methode en mean-stress-effecten worden gecorrigeerd met Goodman- of Gerber-curves. Praktische ontwerpkeuzes richten zich op het maximaliseren van vermoeiingsweerstand en het beheersen van stressconcentraties.

Toepassingen bevinden zich onder meer in bruggen, lucht- en ruimtevaart, autotarten en windturbine-onderdelen. Voorkomen van vermoeiingsfalen omvat materiaalkeuze met hoge vermoeiingssterkte, oppervlaktebehandelingen zoals shot peening, het vermijden van scherpe hoeken en stressconcentraties, en regelmatige diagnostiek en onderhoud. Tests voor cyclusbelasting omvatten constant-amplitude en variabele-amplitude vermoeiingstesten die SN-gegevens opleveren voor ontwerp en betrouwbaarheid.