Der Einfluss von Überlasten auf die Ermüdungsfestigkeit metallischer Bauteile

Zur Bestimmung des Einflusses von Überlasten auf das Ermü-dungsverhalten metallischer Bauteile wurden vergleichende experimentelle Ermü-dungsversuche an vier verschiedenen Stahl- und Aluminium-Werkstoffen durchge-führt. 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 Eigen-spannungsermittlungen nach Überlastung der Proben lassen aber allgemein Zugei-genspannungszustände und damit signifikante Festigkeitsminderungen nach Überlas-ten erwarten. Ursächlich für diese unterschiedlichen Befunde erscheinen die unter-suchte Mikrostruktur der Werkstoffe und deren Wechselwirkungen mit dem plastischen Verformungsgeschehen im Kerbgrund bei Überlastung der Proben. Bruchflächenana-lysen zeigen, je nach Werkstoff, einen Wechsel des maßgeblichen Versagensmecha-nismus, 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.