Schadensakkumulationshypothesen zur Lebensdauervorhersage bei schwingender Beanspruchung. Teil 2. – Ein kritischer Überblick—

Die wechselnden Betriebsbeanspruchungen vieler Bauteile laufen mehr oder weniger regellos ab. Demgegenuber werden immer noch die meisten Schwingfestigkeitsdaten bei konstanten Spannungsamplituden ermittelt und konnen daher nicht direkt zur Lebensdauervorhersage dienen: Eine „Schadensakkumulationshypothese” ist notwendig. Nach einer Diskussion des Begriffs „Schadigung” werden die Anforderungen an eine solche Hypothese erortert. Anschliesend wird die in der Praxis fast ausschlieslich verwendete Palmgren-Miner-Hypothese mit ihren Vor- und Nachteilen besprochen und ihre Genauigkeit anhand einer grosen Zahl von Blockprogrammversuchen uberpruft: Der Mittelwert aller Schadenssummen liegt nahe 1,0, die Streuung ist allerdings schr gros, d. h. die Zuverlassigkeit der Miner-Regel ist unbefriedigend. Von den vielen untersuchten Parametern, wie Formzahl, Werkstoff, Kollektivform, Bruchlastspielzahl und Beanspruchungsart, beeinflust nur der letztere die Schadenssumme merklich. Bei Biegung liegt die Schadenssumme betrachtlich tiefer als bei Axialbeanspruchung und fast immer unter 1,0. Aus Einzelflugversuchen ergibt sich ebenfalls, das die Miner-Regel meist auf der unsicheren Seite liegt. Wie gezeigt wird, erzielen modifizierte Schadensakkumulationshypothesen, die die Lastspiele unterhalb der Dauerfestigkeit einbeziehen, im allgemeinen keine Verbesserung gegenuber der Miner-Regel. Hypothesen, die die Eigenspannungen berucksichtigen, durften dagegen am ehesten die Streuung der Schadenssummen verringern und waren damit zuverlassiger als die Miner-Regel. Zum Abschlus wird auf moderne Entwicklungen verwiesen: Wenn Ergebnisse aus Versuchen, die die Betriebsbeanspruchungen genau simulieren, vorliegen, dann last sich vermutlich die Lebensdauer bei anderen, ahnlichen Lastkollektiven wesentlich genauer berechnen als bisher, indem man die Miner-Regel nur als Transferfunktion benutzt. Cumulative Damage Theories for the Prediction of Fatigue Life. Most fatigue data are determined in constant stress amplitude tests. Therefore they are not applicable directly for the prediction of fatigue life under service loads: A “cumulative damage theory” is necessary. For about 350 program test series (blocked 8 stress level tests) the cumulative damage sum Σ ni/Ni at failure is calculated. The mean value of this ratio is near 1,0 and thus agrees with Miner's rule; however the scatter is extremely high. Tests in bending give significantly lower damage sums than tests under axial loads. Furthermore about 130 random and flight by flight tests are analysed. Next, modified linear damage theories are discussed and it shows that only theories which take residual stresses into account will improve the accuracy. A relative fatigue life estimation is proposed, where one test under service conditions is the basis and Miner's rule is used as a transfer function.