In der Festigkeitslehre*  ist die Dauerfestigkeit ein Begriff, der die Belastungsgrenze von Werkstoffen beschreibt. Dabei bezieht sich der Begriff der Dauerfestigkeit auf die eine dynamische Belastung, wie sie beispielsweise durch Schwingungen erzeugt wird. Die Dauerfestigkeit definiert die Belastungsgrenze, bis zu der ein ausgewählter Werkstoff solche dynamischen Belastungen ohne Erscheinungen der Materialermüdung oder anderer Ausfallerscheinungen widersteht.

Dauerschwingfestigkeit

Zur Ermittlung der Belastungsgrenze bezogen auf die Dauerfestigkeit dient ein Ermüdungsversuch, beispielsweise als Dauerschwingversuch. Im speziellen Versuch wird die Dauerschwingfestigkeit, hier kurz als Dauerfestigkeit (σ_D) bezeichnet. Die Dauerfestigkeit σ_D stellt dabei die größte Spannungsamplitude (σ_a) dar, bei der der zu prüfende Körper keine unzulässige Verformung bei unendlicher Wiederholung der Schwingung zeigt. Bei Spannungsamplituden oberhalb der Dauerfestigkeit σ_D kommt es zum Bruch des Prüfkörpers. Entsprechend des linear-elastischen Verformungsbereiches wird diese Zerstörung unter dem Begriff der Ermüdung geführt, die Brüche benennt man auch Ermüdungsbrüche.

Unterscheidung der Dauerfestigkeit in Abhängigkeit von der Beanspruchung

Zur Unterscheidung der verwendeten Beanspruchungsparameter und Kennwerte der Schwingfestigkeit werden diese mit Großbuchstaben indiziert. Für die Kennzeichnung der Art der Beanspruchung werden b für Biegung, z für Zug und d für Druck eingesetzt.

Hier ein Beispiel:
Dauerfestigkeit σ_zD im Zugwechselbereich

Sonderfälle der Dauerschwingfestigkeit

Daneben gibt es in der Dauerschwingfestigkeit Sonderfälle:

• Wechselfestigkeit: σ_W =σ_a = σ_o = |σ_u| für σ_m = 0.
  (Spannungsamplitude σa; Mittelspannung σm; Unterspannung σu; Oberspannung σo)

• Schwellfestigkeit: σ_Sch = 2 σ_a für σm = σ_a; gemessen wird hier die Schwellspannung

• Zeitschwingfestigkeit σ_(N)
  Hier werden die Spannungsamplituden über σ_D charakterisiert, bei denen der Bruch des Prüfkörpers durch Ermüdung eintritt.

• Zeitfestigkeit σ_z(6) im Zugwechselbereich mit 10⁶ Lastwechseln.

N ist die Schwingspiel- oder Lastwechselzahl; N_c die Grenzschwingzahl vor einem Bruch des Prüfkörpers.

Angewendet wird die DIN 50100 (1978): Werkstoffprüfung – Dauerschwingversuch – Begriffe, Zeichen, Durchführung, Auswertung

Ermittlung der Dauerfestigkeit

Der Wöhler-Versuch ist die anerkannte Methode zur Ermittlung der Dauerfestigkeit. Der Prüfkörper wird einer Folge von Einstufenschwingversuchen ausgesetzt. Geprüft wird mit Beanspruchungszyklen mit konstanter Amplitude, mit unveränderter Mittelspannung bzw. bei einem gleichbleibenden Spannungsverhältnis.

Im Wöhler-Versuch wird die Beanspruchung so gewählt, dass zumindest ein Prüfkörper bei kleiner Schwingspielzahl bricht, während ein Prüfkörper bis zur Grenzschwingspielzahl N_c den Versuch durchläuft. Die Spannungsamplituden werden zur Ermittlung der Dauerfestigkeit in Abhängigkeit von der bis zum Ermüdungsbruch ausgehaltenen Schwingspielzahl im doppelt-logarithmischen Maßstab aufgezeichnet. In der Verbindung der Messpunkte ergibt sich die Wöhler-Linie, hier als S-N-Linie benannt.