Überlasten - Entwicklung eines validierten Konzepts zur Bewertung der Schwingfestigkeit nach Überlasten im Rahmen der FKM-Richtlinien formulierten Festigkeitsnachweise

Zur Bestimmung des Einflusses von Überlasten auf das Ermüdungsverhalten metallischer Bauteile wurden vergleichende experimentelle Ermüdungsversuche an vier verschiedenen Stahl- und Aluminium-Werkstoffen durchgeführt. Gegenüber Versuchen ohne Vorbelastung führen Versuche mit einigen wenigen anfänglichen Überlasten (ÜL 1 = 0.75 ∙ 𝜎SK nach der FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“ [1]) für die ausgewählten Versuchswerkstoffe nicht zu einem Festigkeitsabfall. Ein eindeutiger Abfall der Festigkeit wurde nur nach hohen Überlasten (ÜL 2 entspricht 75 % der in quasistatischen Zugversuchen ermittelten Maximalkraft) bei der Aluminium-Knetlegierung EN-AW 6082 T6 festgestellt.
Numerische und experimentelle Eigenspannungsermittlungen nach Überlastung der Proben lassen allgemein Zugeigenspannungszustände und damit signifikante Festigkeitsminderungen nach Überlasten erwarten. Ursächlich für diese unterschiedlichen Befunde erscheinen die untersuchte Mikrostruktur der Werkstoffe und deren Wechselwirkungen mit dem plastischen Verformungsgeschehen im Kerbgrund bei Überlastung der Proben zu sein. Bruchflächenanalysen zeigen, je nach Werkstoff, einen Wechsel des maßgeblichen Versagensmechanismus, welcher durch numerische Analysen nachvollzogen werden kann.