Modifiziertes Goodman-Diagramm: Was ist damit gemeint?

Lösung: A. Kohlenstoffstähle zeigen oft eine Dauerfestigkeit: Unterhalb einer bestimmten Spannungsamplitude brechen sie auch bei vielen Schwingspielen kaum

Bei Kohlenstoffstählen und niedriglegierten Stählen verläuft die Wöhlerkurve bei ca. 10⁶–10⁷ Schwingspielen nahezu waagerecht, und es zeigt sich oft eine Dauerfestigkeit, unterhalb derer ein Bruch unwahrscheinlich wird. Bei kfz-Metallen wie Aluminium- und Kupferlegierungen zeigt sich selten ein deutlicher waagerechter Abschnitt; sie werden daher nach der Festigkeit bei einer festgelegten Schwingspielzahl wie 10⁷ beurteilt (Zeitfestigkeit). Eine Zugmittelspannung wirkt rissöffnend und beschleunigt das Risswachstum; die Lebensdauer ist daher bei gleicher Spannungsamplitude kürzer, was man z. B. mit dem Goodman-Diagramm korrigiert. In korrosiver Umgebung oder im Bereich sehr hoher Schwingspielzahlen über 10⁸ kann allerdings auch bei Stählen die Dauerfestigkeit undeutlich werden.

Lösung: B. ca. 225 MPa

Mit σm/σB = 200/800 = 0,25 ergibt sich σa = 300×(1 − 0,25) = 225 MPa. Eine Zugmittelspannung wirkt rissöffnend, sodass die zulässige Spannungsamplitude kleiner ist als bei reiner Wechselbeanspruchung (σm = 0). Ein modifiziertes Goodman-Diagramm erhält man, indem man σw auf der senkrechten Achse und σB auf der waagerechten Achse durch eine Gerade verbindet; es ist ein Richtwert auf der sicheren Seite. Ca. 281 MPa ist der Wert nach der parabolischen Gerber-Beziehung, die das Mittelspannungsverhältnis quadriert, 300×(1 − 0,25²); diese Abschätzung liegt weniger auf der sicheren Seite als die nach Goodman. Ca. 100 MPa entsteht, wenn man statt durch σB durch σw teilt. Eine Druckmittelspannung wirkt sich auf die Ermüdung oft sogar günstig aus, doch in der Auslegung wird dieser Effekt gewöhnlich nicht angerechnet.