Ein grafisches Kriterium, das Mittelspannung gegen Wechselspannung für die Ermüdung darstellt und zulässige Kombinationen von Mittel‑ (Sm) und Wechselspannung (Sa) im Hochzyklus‑Bereich zeigt; häufig verwendet in der linearen Goodman‑Form Sa/Se + Sm/Sut ≤ 1 (oder Varianten mit Streckgrenze), wobei Se die Dauerfestigkeit und Sut die Zugfestigkeit ist; anzuwenden nach geeigneten Korrektoren (Größe, Oberflächenzustand, Temperatur, Zuverlässigkeit, Kerbe).

Prinzip

Die Ermüdungsfestigkeit nimmt mit wachsender mittlerer Zugspannung ab; die Goodman‑Relation approximiert diesen Trade‑off, indem sie die Wechselbeanspruchungsfähigkeit in Relation zur verbleibenden Marge bis zur Bruchfestigkeit (oder Streckgrenze) skaliert und so eine konservative bzw. semi‑empirische Akzeptanzbedingung für HCF‑Auslegung liefert.

Demonstration

Illustratives Szenario → Eine rotierende Welle mit gemessener Wechselamplitude Sa und nicht‑null Mittelspannung Sm: Größe, Oberfläche und Temperaturfaktoren anwenden, um korrigiertes Se zu erhalten; den Punkt (Sm,Sa) im Goodman‑Diagramm eintragen → Liegt der Punkt unterhalb der Goodman‑Linie, gilt die Kombination als akzeptabel; liegt er darüber, ist eine Auslegungskorrektur oder Spannungsreduzierung nötig.

Fehlanwendung

Die klassische Goodman‑Relation ohne Anwendung von Dauerfestigkeitskorrektoren (Größe, Oberflächenfinish, Spannungskonzentration) verwenden oder sie in Bereichen einsetzen, in denen HCF‑Annahmen nicht gelten (Low‑Cycle‑Plasticity, kerbbehaftete Bauteile ohne Kerbenfaktor, oder Werkstoffe ohne echte Dauergrenze); der semantische Fehler besteht darin, das Diagramm als universell quantitativ zu behandeln statt als approximatives Auslegungswerkzeug, das Kontext und Korrekturen erfordert.

Konsequenz

Mit geeigneten Korrekturen und im HCF‑Regime bietet das Goodman‑Diagramm ein einfaches visuelles Hilfsmittel für Mittel/Wechsel‑spannungs‑Auslegung und schnelle Sicherheitsprüfungen; Fehlgebrauch kann Bauteile unnötig überdimensionieren oder Ermüdungsversagen nicht verhindern, weil kritische Modifikatoren weggelassen wurden.

Umkehrung

Für duktiles Material bei hohen Mittelspannungen ist eine nichtlineare Mittelspannungs‑Korrektur (z. B. Gerber‑Parabel) oder eine konservativere Soderberg‑Linie oft geeigneter; bei stark kerbbehafteten Geometrien müssen lokale Kerbspannungs‑Methoden und Kerb‑Faktoren angewandt werden. Ferner ist die Verwendung von Goodman in Materialien ohne klar definierte Dauergrenze nicht zulässig.

Abgrenzung

Eindeutig innerhalb: HCF‑Bewertungen uniaxialer Spannungszustände bei Werkstoffen mit Dauergrenze, wobei korrigierte Nennspannungen lokale Bedingungen repräsentieren. Grenzfall: mäßig kerbbehaftete Bauteile oder mittlere Spannungen, die Korrekturen oder alternative Relationen erfordern. Eindeutig außerhalb: Low‑Cycle‑Plasticity, multiaxiale Ermüdung ohne Projektion, Werkstoffe ohne Dauergrenze oder Fälle, die Bruchmechanik bzw. Risswachstumsanalyse erfordern.

Semantische Spannung

Einfachheit und Konservativität der linearen Goodman‑Approximation ↔ Genauigkeit nichtlinearer oder werkstoffspezifischer Mittelspannungs‑Korrekturen (Gerber, Morrow, S‑W‑T) und lokaler Spannungsansätze.

Synthese

Das Goodman‑Diagramm ist ein ingenieurmäßiger Kompromiss: ein schnelles visuelles Kriterium, das die gegenläufige Beziehung zwischen Mittel‑ und Wechselspannung für die HCF‑Auslegung zusammenfasst; es ist nützlich bei verfügbaren korrigierten Nenngrößen, muss aber in nicht‑idealen oder stark nichtlinearen Fällen durch genauere lokale oder material‑spezifische Methoden ersetzt werden.