Ermittlung und Anwendung von Wöhlerlinien für die Lebensdauervorhersage von Kabeln

Neue Anforderungen etwa in Verbindung mit alternativen Antrieben bedingen einen hohen Bedarf an Simulationsmethoden bei der Wahl der Kabelführung in Fahrzeugen und zur Festigkeitsbewertung. Nichtlineare Strukturmodelle zur Berechnung der Verformung von Kabeln sind bereits weit verbreitet, die Vorhersage der Lebensdauer ist noch eine Herausforderung. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz dazu vor und beleuchtet die Aspekte (1) Definition der lokalen Größe zur Identifikation von Lastzyklen und (2) Ermittlung der Wöhlerline aus Lebensdauertests. Simulierte Kräfte und Momente entlang der Biegelinie werden auf Oberflächenspannungen abgebildet. Die Rainflow-Zählung identifiziert Lastzyklen und eine generische Wöhlerlinie erlaubt so den Vergleich verschiedener Einbaulagen. Für absolute Aussagen muss die Linie das Ermüdungsverhalten des Kabels abbilden und zur Optimierung der Auslegung muss sie unabhängig von der Einbaulage sein. Durch Verwendung lokaler Beanspruchungen können Versuchsergebnisse aus verschiedenen Einbaulagen gemeinsam ausgewertet werden. Bei den Tests werden Ausfälle durch Überwachung des elektrischen Widerstands diagnostiziert. Die Messung lokaler Größen ist jedoch schwierig, weshalb sie durch Simulation der Tests bestimmt werden. Die Wöhlerlinie wird mit der Maximum-Likelihood-Methode aus den Ermüdungsdaten im realen Versuch und den zugeordneten lokalen Größen aus dem virtuellen Versuch ermittelt. Dieser Beitrag stellt die Methodik beispielhaft vor. Aus Versuchen mit verschiedenen Installationsvarianten konnte eine Wöhlerlinie ermittelt werden, die das Ermüdungsverhalten in beliebigen Einbaulagen repräsentiert. In einem Validierungsschritt wurden weitere Versuchsergebnisse experimentell ermittelt und mit den Vorhersagewerten des Wöhlermodells verglichen.