Die Grundlage für die Berechnung eines Ermüdungssicherheitsfaktors ist die wahrgenommene 'unendliche Lebensdauer' der Komponente. Um die wahrgenommene 'unendliche Lebensdauer' jenseits der N-Anzahl an Zyklen zu erzielen, erstellen Sie ein Diagramm, das Werte der mittleren Spannung und wechselnden Spannung zeigt, wodurch N-Zyklen (oder unendliche Lebensdauer) erreicht werden. Sie können diese Diagramme experimentell erstellen. Bei der Ermüdungsanalyse können diese Diagramme in etwa den monotonen Materialeigenschaften, wie z. B. äußerste Kraft, Streckfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit, entsprechen.
Im Assistenten für die Ermüdungsberechnung können Sie zwei verschiedene Diagramme des Typs Ermüdungssicherheitsfaktor festlegen:
- Goodman-Diagramm.
- Haigh-Diagramm (allgemeiner).
Standardmäßig wird der Ermüdungssicherheitsfaktor mit dem vorgabemäßigen Goodman-Diagramm (wie hier gezeigt) berechnet.
Goodman-Diagramm
Allgemeines Haigh-Diagramm
Das allgemeine Haigh-Diagramm wird mit sechs Punkten konstruiert. Die Punkte werden anhand der Eingabe der maximalen Material-Zugfestigkeit (Zug- und Druckspannung), Materialstreckgrenze (Zug- und Druckspannung) und Materialermüdungsgrenze berechnet. Anschließend werden die Leitpunkte im Haigh-Diagramm, wie in der vorherigen Abbildung gezeigt, festgelegt.
Berechnung des Ermüdungssicherheitsfaktors
Die Grundlage für die Berechnung des Ermüdungssicherheitsfaktors ist das Verhältnis eines Punkts, der den betreffenden Spannungszyklus (mittlere und wechselnde Spannung) darstellt, und einem Schnittpunkt mit der Linie 'unendliche Lebensdauer'.
Der Assistent für die Ermüdungsberechnung verwendet zwei Standardmethoden zum Erstellen der Schnittmenge mit der Linie 'unendliche Lebensdauer': die Methode des konstanten Spannungsverhältnisses (constR) und die Methode des konstanten Mittelwerts (constM).
Methode des konstanten Spannungsverhältnisses (constR)
Bei der Methode des konstanten Spannungsverhältnisses wird davon ausgegangen, dass beim Skalieren von Spannungen im Zyklus zur Linie 'unendliche Lebensdauer' sowohl die mittleren als auch die wechselnden Spannungen mit demselben Verhältnis skaliert werden.
Methode des konstanten Mittelwerts (constM)
Bei der Methode zur Berechnung des Ermüdungssicherheitsfaktors mit konstanten Mittelwerten wird davon ausgegangen, dass beim Skalieren von Spannungen im Zyklus zur Linie 'unendliche Lebensdauer' nur die wechselnden Spannungen skaliert werden.
Die Berechnung des Ermüdungssicherheitsfaktors enthält einen Sicherheitsfaktor mit Bezug auf 'unbegrenzte Lebensdauer'. Beim Berechnen dieses Sicherheitsfaktors wird davon ausgegangen, dass es keine Summierung der Schäden im Spannungsverlauf der einzelnen Zyklen gibt (wie bei einer 'Lebensdauer'-Berechnung). Ein Ermüdungssicherheitsfaktor wird für alle Zyklen individuell berechnet, und der ungünstigste Sicherheitsfaktor wird angezeigt. In diesem Bericht wird davon ausgegangen, dass, wenn das Material bzw. die Komponente unendliche Lebensdauer aufweist und diese dem ungünstigsten Zyklus ausgesetzt sind, alle nachfolgenden Zyklen innerhalb des Spannungsverlaufs keine weiteren Auswirkungen haben. Diese Annahme ist für Eisenwerkstoffe angemessen, die eine bestimmte Ermüdungsgrenze aufweisen. Lassen Sie jedoch besondere Vorsicht walten, wenn Sie die gleiche Annahme auf ein Material anwenden, das dieses Phänomen nicht vorweist.