Thermische Ermüdung

Wirkt auf ein Bauteil ausnahmslos eine periodisch veränderliche thermische Belastung, kann dies zu einer thermischen Ermüdung führen. Im Unterschied zur thermomechanischen Ermüdung werden hierbei die lokalen Wärmedehnungen nicht durch äussere Lasten oder Einspannungen behindert, sondern durch die umgebenden, auf einer anderen Temperatur befindlichen Bereiche des gleichen Bauteils. Da es für die beanspruchte Stelle aber nicht relevant ist, ob die Beeinträchtigung der Wärmedehnung von aussen oder vom selben Bauteil verursacht wird, könnte der gleiche Belastungszustand theoretisch auch durch eine äussere Last hervorgerufen werden. In diesem Fall wäre die mechanische und thermische Last synchron. Demzufolge stellt die thermische Ermüdung einen Sonderfall der thermomechanischen Ermüdung dar.

Die numerische Beurteilung der thermischen Ermüdung erfolgt somit nach dem gleichen Vorgehen wie bei der thermomechanischen Schädigungsvorhersage und basiert ebenso auf den Methoden zur Bewertung der Kurzzeitfestigkeit. Auch hier ist eine gekoppelte Multiphysik-Simulation zur Ermittlung des Temperatur- und Spannungsverlaufes notwendig. Da bei der thermischen Ermüdung die Dehnungsbehinderung einzig vom Temperaturgefälle im Bauteil abhängt, können bereits aus den Ergebnissen der Temperatursimulation die kritischsten, am meisten für die Schädigung relevanten Zustände identifiziert werden. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der für die Betrachtung notwendigen Lastzustände deutlich reduzieren und Rechenzeit sparen.