##  [Ratcheting](/de/node/65849) 

 Definition

Die fortschreitende Ansammlung inkrementeller plastischer Dehnung in einer Struktur oder Komponente, die zyklischer Belastung mit einem nicht‑null Mittelwert (Bias) ausgesetzt ist und pro Zyklus eine Nettodeformation erzeugt, was über viele Zyklen zu geometrischer Verzerrung, Funktionsverlust und schließlich Versagen führt.

 

 

 

 

 

 





## Prinzip

Prinzip

Wenn zyklische Spannungs‑ oder Dehnungsexkursionen die Streckgrenze des Materials so überschreiten, dass asymmetrischer plastischer Fluss (nicht zurücknehmbare Dehnung) entsteht, addiert jeder Zyklus einen Residualinkrement; akkumuliert dieser schneller als Relaxation oder Shakedown, wächst die ratcheting Deformation bis zu Grenzzuständen.

 

 

 

 

 





## Demonstration

Demonstration

Illustratives Szenario: Ein dünnwandiges Druckrohr unter wiederholten Innendruckzyklen mit einem Zugmittelspannungsanteil entwickelt pro Zyklus eine kleine Zunahme der Umfangsdehnung. Nach Tausenden von Zyklen vergrößert sich der Radius, Lager verschieben sich, es entsteht Fehlalignment und schließlich ein Wanddurchbruch oder lokale Einbuchtung an einer Spannungs Konzentration.

 

 

 

 

## Fehlanwendung

Fehlanwendung

Ratcheting mit Hochzyklischer Ermüdung zu verwechseln: Ermüdung beschreibt Rissinitiierung und -wachstum durch wechselnde Spannungen, während Ratcheting die Akkumulation plastischer Deformation ist, ohne unbedingt sofort Risse zu erzeugen; es sind unterschiedliche Mechanismen, die interagieren können.

 

 

 

 

 





## Konsequenz

Konsequenz

Progressive dimensionsänderung, Verlust von Ausrichtung oder Vorspannung, erhöhte lokale Spannungen und Spannungskonzentrationen, verringerte Freiräume oder funktionale Interferenzen und schließlich strukturelles Versagen durch Einsturz, übermäßige Verformung oder beschleunigte Ermüdungsrissbildung infolge Spannungsverlagerung.

 

 

 

 

## Umkehrung

Umkehrung

Wird die Mittelbeanspruchung entfernt oder die Belastung ausreichend umgekehrt (elastischer Shakedown), kann die inkrementelle Plastizität stoppen und die Struktur stabilisieren; thermische Rekristallisation, Pfadänderungen im Werkstoffverhalten oder konstruktive Änderungen zur Reduzierung der Mittellast können Ratcheting umkehren oder stoppen.

 

 

 

 

 





## Abgrenzung

Abgrenzung

Eindeutig innerhalb: eine geschraubte Flanschverbindung mit Dichtung unter zyklischem Innendruck und nicht‑null Zugmittel, die monotone Zunahme der Schraubenstreckung zeigt. Grenzfall: Zyklen mit geringer Amplitude nahe der Streckgrenze, bei denen Mikroplastizität auftritt, die Nettoakkumulation aber langsam ist und ein Shakedown möglich ist. Eindeutig außerhalb: rein elastische Zyklung ohne Residualdehnung oder isoliertes Ermüdungsrisswachstum ohne messbares globales plastisches Ratcheting.

 

 

 

 

 





## Semantische Spannung

Semantische Spannung

Konstrukteure müssen zulässige Plastizität zur Energieaufnahme und Duktilität gegen das Risiko abwägen, dass nicht‑null Mittelzyklen Deformation akkumulieren; Erhöhung der Streckgrenze reduziert Ratcheting, kann jedoch sprödere Versagensmodi begünstigen oder Zähigkeit vermindern.

 

 

 

 

 





## Synthese

Synthese

Ratcheting ist die langfristige geometrische Folge asymmetrischer zyklischer Plastizität: Kontrolle der Mittelbelastung, gezielte Plastizitätszonen oder Sicherstellung des elastischen Shakedown sind primäre Strategien zur Vermeidung fortschreitender Verzerrung und daraus resultierender sekündärer Versagen.