Die in SteBLife verwendeten Proben zeichnen sich durch eine gestufte Geometrie mit unterschiedlichen Prüfstreckendurchmessern aus, die unter einer zyklischen Beanspruchung zu unterschiedlichen lokalen Spannungsamplituden entlang der Probenachse führt (Abb. 2, unten links).
Die Ermüdungsversuche werden bei konstanter Kraftamplitude Fa bzw. Spannungsamplitude σa durchgeführt und die Werkstoffreaktion (engl. Material Response, MR) mittels verschiedener Messverfahren erfasst. Hierdurch können aufgrund der Geometrie der Probe zeitgleich 5 Wechselverformungskurven aufgenommen werden. Die Wechselverformungskurven bilden
Der SteBLifemsb-Vorgehensweise folgend werden die Ergebnisse der 5 durchgeführten Versuche hinsichtlich Bruchlastspielzahl NB sowie des sa-NB-Zusammenhangs analysiert (Abb 4). Sowohl NB als auch der σa-NB-Zusammenhang zeigen Streuungen, die u.a. auf Werkstoffinhomogenitäten zurückzuführen sind.
Gemäß der Gauß-Verteilung können NB für verschieden
Auf Basis der berechneten NB- und bM-Werte werden dann die Wöhler-Kurven mit Streubändern für Pf = 5 %, 50 % und 95 % berechnet. Die Ergebnisse sind in Abb. 5 zusammen mit den Bruchlastspielzahlen von 11 ESV dargestellt, die mit konventionellen Hourglass-Proben durchgeführt wurden.
Abb. 5 verdeutlicht, dass die konventionell ermittelten Lebensdauern durch die auf Basis von SteBLifemsb berechneten Streubänder zuverlässig beschrieben werden können. Die Ermüdungsfestigkeitskoeffizienten und -exponenten von den berechneten und konventionell bestimmten Wöhler-Daten liegen hierbei im gleichen Wertebereich.
Versuchsaufbau und Werkstoff
Die spannungskontrollierten Einstufenversuche wurden an einem servohydraulischen Prüfsystem Typ EHF-U der Fa. Shimadzu mit einer Maximallast von 50 kN, einer Frequenz von f = 5 Hz, einer sinusförmigen Last-Zeit-Funktion und einem Lastverhältnis von R = -1 bei Raumtemperatur mit RT = 25°C durchgeführt.
Die Proben wurd
Als Versuchswerkstoff wurde ein normalisierter unlegierter Stahl der Güte C45E eingesetzt. Die Proben wurden aus Rundmaterial mit einer Länge von 5.000 mm und einem Durchmesser von 20 mm spanend hergestellt und anschließend auf einen Rauheitswert von Rz < 6 µm poliert. Die chemische Zusammensetzung nach Herstellerangabe entspricht den festgele
Im Rahmen der Wärmebehandlung wurde der unlegierte C45E bei T = 850°C austenitisiert und anschließend kontrolliert auf RT abgekühlt, was zu einer überwiegend ferritisch-perlitischen Mikrostruktur mit einer Vickershärte von HV10 = 216 führte [4,5]. Im Zugversuch erreichte der Werkstoff eine maximale Festigkeit von Rm = 710 MPa und wies eine Streckg
