Der Einfluss von Überlasten auf die Ermüdungsfestigkeit metallischer Bauteile

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 zeigen die Ergebnisse der Versuche mit einigen wenigen anfänglichen Überlasten auf zwei unterschiedlichen Lastniveaus keinen eindeutigen Abfall der Festigkeiten an. Numerische und experimentelle Eigenspannungsermittlungen nach Überlastung der Proben lassen aber 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. Bruchflächenanalysen zeigen, je nach Werkstoff, einen Wechsel des maßgeblichen Versagensmechanismus, welcher durch numerische Analysen nachvollzogen werden kann.

To determine the influence of overloads on the fatigue behaviour of metallic components, fatigue tests were carried out on samples of steel and aluminium alloys. The results of tests with a few initial overloads at two different load levels do not indi-cate a clear drop in strength compared to fatigue test results without initial overloads. However, numerical and experimental residual stress determinations after overloading of the specimens generally indicate tensile residual stress states and thus strength reductions after overloading. The reasons for these different findings appear to be the microstructure of the materials investigated and their interaction with plastic defor-mations in the notch root during the overloading of the specimens. Fracture surface analyses for different materials show a change in the decisive failure mechanism, which can be reproduced by numerical analyses.