Ultrasonic fatigue of wood

Materialermüdung ist die Schädigung von Werkstoffen, welche durch wiederkehrende Be- und Entlastung hervorgerufen wird. Eine große Anzahl von zyklischen Belastungen kann zur Bildung von Rissen und letztendlich zum Bruch führen, obwohl alle Lastspiele unter der statischen Festigkeit des Materials lagen. Materialermüdung ist eine der häufigsten Ursachen für das Versagen von technischen Komponenten und daher von großem technischen und wirtschaftlichem Interesse. Im vorliegenden Projekt sollen die Ermüdungseigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen untersucht werden. Insbesondere das Verhalten bei relativ kleinen Lasten, welche zu Bruch im Bereich sehr hoher Lastspiele (Zehn Millionen bis Milliarden Lastspiele) führen können, stehen im Zentrum des Interesses. Dieses ist für Holz bisher in der wissenschaftlichen Literatur nur sehr vereinzelt beschrieben, da eine experimentelle Untersuchung mit üblichen servohydraulischen Prüfanlagen und Prüffrequenzen von typischerweise 20 Hz Monate bis Jahre dauert. Ultraschallermüdung ist eine Prüftechnik, bei der die Proben zu Schwingungen bei 20 000 Hz angeregt werden, anstatt sie mit zyklischen Kräften zu belasten. Durch die hochfrequente Beanspruchung wird die Prüfzeit drastisch reduziert, und Untersuchungen im Bereich zehn Millionen bis Milliarden können innerhalb von Stunden bis maximal Tagen durchgeführt werden. Dabei stellt sich allerdings die Frage, ob die hochfrequent ermittelten Ermüdungseigenschaften relevant für die praktische Anwendung sind. Die typischerweise im Fahrzeugbau auftretenden Schwingungsfrequenzen sind 1 - 100 Hz und liegen damit eher im Bereich der servohydraulischen Prüffrequenzen als bei Ultraschallfrequenz.