Methoden zur Berechnung der Schwingfestigkeit von Bauteilen aus höchstfesten Stählen

Im vorliegenden Beitrag werden drei verschiedene Methoden zur Berechnung der Schwingfestigkeit von Bauteilen aus höchstfesten Stählen vorge-stellt. Diese lehnen sich an die FKM-Richtlinien [1], [2], [3] an und basieren auf den folgenden Bewertungskonzepten: Synthetische Wöhlerlinien (Kerbspannungskon-zept), Örtliches Konzept, bruchmechanisches Konzept. Die für die Anwendung des jeweiligen Konzepts notwendigen Werkstoffparameter wurden in monotonen Zugver-suchen, Schwingfestigkeits- und Rissfortschrittsuntersuchungen beginnend beim Kurzzeit- bis hin zum Langzeitschwingfestigkeitsverhalten (Grenzschwingspielzahl 𝑁𝐺=5∙106) an Makro- und Mikroproben bestimmt. Die Kalibrierung der einzelnen Be-rechnungsmodelle und die Konzeptvalidierungen erfolgen durch die Auswertung von experimentellen Ergebnissen, die an unterschiedlich großen Proben und unter Varia-tion von Beanspruchungsbedingungen ermittelt wurden. This paper presents three different methods for estimating fatigue strength of components made of ultra-high strength steels. The respective methods are based on the FKM Guidelines [1], [2], [3] and employ the concepts of the synthetic S-N curves, the local strain approach and the fracture mechanics methodology. Material parame-ters required for the application of each concept are tensile properties, stress-life and strain-life curves, and fracture mechanics properties determined in both monotonic and fatigue tests covering the fatigue life up to 5∙106 cycles. The methods of fatigue strength calculations are validated using numerous tests performed on specimens of different scale and subjected to various loading conditions.