Die Dauerfestigkeit wird von der Anwendung verschiedener zyklischer Spannungen auf einzelne Testexemplare und Messung der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen bestimmt. Die grafische Darstellung von Ermüdungsdatenpunkten ist Zusammenhang zwischen der zyklischen Spannungsamplitude oder der Wechselspannung (senkrechte Achse) und der Anzahl der Zyklen bis zum Versagen (horizontale Achse). Die Dauerfestigkeit ist als jene Spannung definiert, bei der nach einer gegebenen Anzahl von Zyklen ein Versagen durch Ermüdung auftritt. Eine typische Wöhlerkurve ist unten abgebildet.
In der Regel wird aufgrund des normalerweise großen Bereichs der N-Werte anstelle von N der Logarithmus der Anzahl der Zyklen N zur Basis 10 verwendet. In SOLIDWORKS Simulation können Sie aus drei Interpolationsschemas auswählen, um Zwischendatenpunkte auf einer Wöhlerkurve finden: „Log-Log“, „Linear-Log“ und „Linear“. Beispiele für Wöhlerkurven-Interpolationsschemas finden Sie in der SOLIDWORKS Simulation Hilfe: Beispiel für Wöhlerkurven-Interpolationsschemas.
Exemplare werden der Reihe nach mit abnehmender Spannung getestet, bis innerhalb einer ausgewählten maximalen Anzahl von Zyklen (meist 10 Millionen Zyklen) kein Versagen mehr auftritt. Der beinahe horizontale Anteil der Kurve definiert die Ermüdungsgrenze für das Testmaterial. Wenn die angewendete Spannungsamplitude unter der Ermüdungsgrenze des Materials liegt, wird gesagt, dass das Exemplar eine unendliche Lebensdauer hat. Für viele Nichteisenmetalle und -legierungen wie z. B. Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen gibt es aber keine bestimmte Ermüdungsgrenze, und der Kurventeil mit niedriger Spannung konvergiert nicht zu einer horizontalen Linie. Diese Materialien weisen stattdessen eine kontinuierlich abnehmende Wöhlerkurve auf.
Eine Wöhlerkurve für ein Material definiert den Zusammenhang zwischen zyklischen Spannungsamplituden (oder der Wechselspannung) und der Anzahl von Zyklen, die erforderlich ist, um bei einem gegebenen Spannungsverhältnis R ein Versagen zu verursachen. Das Spannungsverhältnis R ist als das Verhältnis von minimaler zyklischer Spannung und maximaler zyklischer Spannung definiert. Für eine vollständig umgekehrte Belastung, R = -1. Wenn die Belastung angewendet und entfernt (nicht umgekehrt) wird, R = 0.
Experimentelle Ergebnisse haben angezeigt, dass die Mittelspannung bedeutende Auswirkungen auf die Ermüdungsbeständigkeit eines Exemplars hat. Sie können für ein beliebiges Material mehrere Wöhlerkurven definieren (bis zu zehn), wobei jede Wöhlerkurve einem anderen Spannungsverhältnis R entspricht. Die Software verwendet dann lineare Interpolation zwischen den Wöhlerkurven, um Daten für ein gegebenes Spannungsverhältnis zu extrahieren.
Wenn die Ermüdungseigenschaften eines Materials mit einer Wöhlerkurve mit dem Spannungsverhältnis R = -1 (vollkommen reversibel oder Mittelwert von null) festgelegt werden, können Sie eine Korrekturmethode (Goodman, Gerber oder Soderberg) auswählen, um die Auswirkungen von Mittelspannungen ungleich null zu berücksichtigen.
Wöhlerkurven basieren auf der mittleren Ermüdungslebensdauer und einer festgelegten Versagenswahrscheinlichkeit. Um eine Wöhlerkurve für ein Material zu generieren, sind viele Tests erforderlich, um die Wechselspannung und die mittlere Spannung (oder das Spannungsverhältnis) statistisch zu variieren und die Anzahl der Zyklen bis zum Versagen zu bestimmen.
Tests zur Generierung von Wöhlerkurven werden in einer kontrollierten Lastumgebung durchgeführt. In den meisten Fällen werden die Wöhlerkurven aus einachsiger Belastung bei vollständig umgekehrten Spannungszyklen bestimmt. Da die tatsächliche Belastungsumgebung im Allgemeinen mehrachsig ist, müssen Sie möglicherweise die Dauerfestigkeit verringern. Die Software bietet zur Berücksichtigung dieser Diskrepanz die Kerbwirkungszahl im Dialogfeld Ermüdung.