Grundbegriffe

Ein Schwingungszyklus, d.h. ein vollständiges Durchlaufen der unterschiedlichen Spannungszustände, wird als Schwingspiel oder Lastspiel bezeichnet. Die Gesamtzahl der durchlaufenen Schwingungen bis zu einem bestimmten Zeitpunkt wird dann Schwingspielzahl oder Lastspielzahl \(N\) genannt. Dementsprechend bezeichnet die Bruchschwingspielzahl bzw. Bruchlastspielzahl \(N_B\) die Anzahl an Lastwechsel bis zu einem möglichen Bruch der Probe.

Schwingungszyklus, Schwingspiel, Lastspiel, Amplitude, Mittel-Spannung, Zeit, Diagramm

Abbildung: Schwingspiel

Die maximale Spannung die die Probe erfährt wird als Oberspannung σo und die minimale Spannung als Unterspannung σu bezeichnet. Die Mittelspannung σm ergibt sich folglich aus dem Mittelwert dieser Grenzspannungen. Der Spannungsausschlag ausgehend der Mittelspannung zur Ober- bzw. Unterspannung entspricht der Spannungsamplitude σa. Das Verhältnis von Unter- zur Oberspannung wird als Spannungsverhältnis R bezeichnet.

\begin{align}\;\;\;\;\;
\label{spannungsverhaeltnis}
&\boxed{R = \frac{\sigma_u}{\sigma_o}}  ~~~~~\text{Spannungsverhältnis} \\[5px]
\end{align}

Bei Wechselbeanspruchung ist das Spannungsverhältnis negativ, da sich Oberspannung und Unterspannung durch ihre Vorzeichen unterscheiden. Eine reine Wechselbeanspruchung liegt bei einem Spannungsverhältnis von R = -1 vor (Lastfall III). Spannungsverhältnisse größer Null vollziehen sich ohne Vorzeichenwechsel, sodass dann eine Schwellbeanspruchung vorliegt. Für den Fall R = 0 herrscht eine reine Schwellbeanspruchung (Lastfall II). Bei einem Spannungsverhältnis von R = 1 sind Ober- und Unterspannung identisch, sodass dies letztlich dem Grenzfall der statischen Beanspruchung entspricht (Lastfall I).

Lastfälle, I, II, III, statisch, dynamisch, schwellend, wechselnd, Spannungsverhältnis, Wechselbeanspruchung, Schwellbeanspruchung, Druck, Zug

Abbildung: Lastfälle