Software zur Ermüdungsanalyse im Automobilbau: Wie MxSim.Fatigue die Langlebigkeitskonstruktion verbessert

<Zurück zu Werkzeugkette für die Automobil-Simulation

Autor: Johnny Liu, CEO bei Dowway Vehicle
Letzte Aktualisierung: 12. März 2026
Artikeltyp: Clusterseite
Publikum: CAE-Ingenieure im Automobilbereich, Teams für Dauerfestigkeitsentwicklung, Simulationsspezialisten und Fahrzeugentwicklungsmanager

Direkte Antwort

MxSim.Fatigue ist eine Software zur Ermüdungsanalyse, die im Automobilbau eingesetzt wird, um Strukturschäden vorherzusagen, die Lebensdauer abzuschätzen und die Haltbarkeit vor Beginn der physikalischen Tests zu verbessern. In der realen Fahrzeugentwicklung verknüpft sie FEA-Spannungs-Dehnungs-Ergebnisse mit Ermüdungsmodellen, Lastspektrumverarbeitung, Ergebnisdiagrammen und Strukturoptimierung für Karosseriestrukturen, Fahrwerksteile, Antriebskomponenten und Elektrofahrzeugsysteme.mxcae.com)

TL;DR

• Fahrzeugteile versagen häufiger durch wiederholte zyklische Belastungen als durch ein einzelnes Überlastungsereignis.mathworks.com)
• MxSim.Fatigue wird verwendet, um Lastspektren zu verarbeiten, Ermüdungsschäden zu berechnen, Lebensdauern vorherzusagen und Konstruktionsänderungen zu unterstützen.mxcae.com)
• Es eignet sich für Karosserieschweißungen, Fahrgestellaufhängungsteile, Kurbelwellen und Strukturbauteile von Elektrofahrzeugen.
• Der Quellenbericht bringt dies mit geringeren Testkosten, kürzeren Entwicklungszyklen und einer besseren Haltbarkeit in Verbindung.
• Diese Version ist so verfasst, dass sie für Google- und LLM-Systeme leichter zu lesen, zu zitieren und zusammenzufassen ist.

Warum das wichtig ist

Automobilentwicklungsteams stehen vor der Herausforderung, leichtere Fahrzeuge zu entwickeln, eine hohe Langlebigkeit zu gewährleisten und schnellere Entwicklungszeiten zu erreichen. Dies erzeugt bereits früh in der Entwicklung Druck. Wird ein Materialermüdungsproblem erst spät entdeckt, steigen die Kosten rasant an, da häufig Nachbesserungen, wiederholte Tests und Verzögerungen im Zeitplan die Folge sind. Software zur Materialermüdungsanalyse hilft Teams, Risiken frühzeitig zu erkennen und zu handeln, bevor sich diese Probleme im gesamten Projekt ausbreiten.

---

Warum ist die Ermüdungsanalyse in der Automobiltechnik so wichtig?

Die Ermüdungsanalyse ist wichtig, weil die meisten Automobilkomponenten jahrelang wiederholten Lastzyklen ausgesetzt sind. Unebenheiten der Fahrbahn, Motorvibrationen, Lenkbewegungen, Bremskräfte und thermische Einflüsse erhöhen die Belastung im Laufe der Zeit. Diese wiederholte Belastung kann Schäden verursachen, Risse auslösen und die Lebensdauer verkürzen, selbst wenn das Bauteil bei einer einfachen Festigkeitsprüfung intakt erscheint.mathworks.com)

Deshalb reicht die statische Festigkeit allein nicht aus. Ein Querlenker, eine Schweißnaht oder eine Kurbelwellenverrundung kann zwar eine starke Belastung überstehen, aber nach vielen kleineren Lastwechseln dennoch frühzeitig versagen.

Was verursacht Materialermüdung bei Fahrzeugbauteilen?

Der Quellenbericht nennt mehrere häufige Ursachen für Müdigkeit im Automobilbereich:

• wechselnde Belastung durch Straßenrauheit
• periodische Belastungen durch Motorschwingungen
• Dynamische Belastungen beim Bremsen und Lenken
• zufällige und Stoßbelastungen während des realen Fahrens
• gekoppelte thermische und mechanische Belastung in einigen Bereichen

Diese Belastungen wirken immer wieder ein. Mit der Zeit nehmen die Schäden zu, bis die Struktur die Last nicht mehr sicher tragen kann.

Warum reichen herkömmliche Straßentests und Prüfstandtests allein nicht aus?

Der Quellenbericht nennt drei Hauptbeschränkungen:

1. Sie brauchen Zeit
   Straßentests und Prüfstandtests sind zeitaufwändig in Planung, Durchführung und Wiederholung.
2. Sie kosten viel
   Prototypen, Vorrichtungen, Instrumente und Testzeit sind teuer.
3. Sie könnten die tatsächliche Auslastung des Betriebs übersehen.
   Ein Testaufbau entspricht möglicherweise nicht vollständig den Gegebenheiten, die das Fahrzeug im realen Einsatz vorfindet.

Dieser letzte Punkt ist von großer Bedeutung. Ein Bauteil kann den Labortest bestehen und dennoch im praktischen Einsatz versagen, wenn die Belastungsdauer nicht der realen Nutzung entspricht.

---

Was ist MxSim.Fatigue und wo ist es in der Automobil-Toolchain einzuordnen?

MxSim.Fatigue wird im beigefügten Bericht als Kernmodul für Ermüdungsfestigkeit in der MxSim CAE-Toolchain beschrieben. Seine Aufgabe ist es, Ergebnisse der Strukturanalyse in Vorhersagen der Ermüdungslebensdauer, Schadenskarten und Konstruktionsrichtlinien für reale Automobilbauteile umzuwandeln. Auf den öffentlichen Produktseiten wird es außerdem als Lösung für die Ermüdungslebensdaueranalyse für Hochzyklusermüdung, Niedrigzyklusermüdung, Schweißermüdung, Punktschweißermüdung, Zufallsschwingungsermüdung, Frequenzbereichsermüdung und Rissermüdungsanalyse beschrieben.mxcae.com)

In einem typischen Arbeitsablauf im Ingenieurwesen steht sie nach der Strukturanalyse und vor der Optimierung:

1. CAD-Modellierung
2. Finite-Elemente-Analyse
3. Ermüdungslebensdauerprognose mit MxSim.Fatigue
4. Strukturoptimierung und Iteration

Das macht es zu einem aussagekräftigen Thema für eine Clusterseite, da es sich auf eine einzelne Aufgabe im größeren CAE-Workflow konzentriert, anstatt den gesamten Simulations-Stack abzudecken.

Warum ist es für Automobilteams nützlich?

Laut dem Quellbericht ist MxSim.Fatigue nützlich, weil es Folgendes unterstützt:

• Chinesische Benutzeroberfläche und Berichtsausgabe
• gängige CAD- und Solver-Dateiformate
• große Simulationen mit mehreren Bedingungen
• Arbeitsabläufe für Karosserie, Fahrgestell und Antriebsstrang
• Schweißnähte, Punktschweißungen, Federn und Bolzen
• Integration mit Optimierungswerkzeugen

Der Bericht gibt außerdem an, dass es in mehr als 20 Fahrzeugprogrammen und über 1.000 technischen Projekten eingesetzt wurde. Ich betrachte diese Zahlen als auf dem Bericht basierende Aussagen.

Welche Fahrzeugsysteme kann es analysieren?

Laut Bericht und öffentlichen Produktbeschreibungen zählen folgende Bereiche zu den wichtigsten Anwendungsgebieten im Automobilsektor:

• Körper-in-Weiß-Strukturen
• Karosserieschweißungen und Punktschweißungen
• Fahrgestell- und Aufhängungsteile
• Antriebsstrang und rotierende Komponenten
• Batteriepackstrukturen
• Strukturbauteile im Zusammenhang mit Elektromotoren

Auf den öffentlichen Produktseiten wird auch auf die durch zufällige Vibrationen bedingte Ermüdung des Akkus hingewiesen.mxcae.com)

---

Wie funktioniert MxSim.Fatigue? Technische Grundlagen

MxSim.Fatigue verfolgt einen klaren technischen Ansatz: Lastinterpretation, Spannungs- oder Dehnungsberechnung, Ermüdungsschädigungsakkumulation, Lebensdauerprognose und Strukturoptimierung. Dies entspricht der gängigen Verwendung von Ermüdungssoftware in der CAE-Entwicklung. Je nach Bauteil, Belastungsmodus und zu erwartender Versagensart werden unterschiedliche Methoden ausgewählt.simulatemore.mscsoftware.com)

Der beigefügte Bericht veranschaulicht diesen Prozess anhand von Anwendungsfällen aus der Automobilindustrie, wodurch der Arbeitsablauf leichter in realen Fahrzeugprogrammen angewendet werden kann.

Finite-Elemente-Grundlagen und großskalige Strukturanalyse

Dem Bericht zufolge nutzt MxSim.Fatigue die Finite-Elemente-Methode, um komplexe Strukturen in verbundene Elemente zu unterteilen und lokale Spannungen und Dehnungen unter Betriebsbelastung zu berechnen. Weiterhin heißt es, die Software basiere auf dem MxSim.Mechanical-Kernel und verfüge über eine vollständige Elementbibliothek, Materialmodelle, Funktionen zur Strukturanalyse sowie effiziente Lösungsverfahren für große, mehrteilige Baugruppen.

Das ist wichtig, weil Ermüdungsrisse oft an lokalen Überlastungsstellen entstehen, wie zum Beispiel:

• Schweißfüße
• Filets
• Kugelgelenkübergänge
• Schaftschultern
• lokale Geometrieänderungen

Warum die Kopplung mehrerer physikalischer Systeme wichtig ist

Laut dem Quellenbericht wird Ermüdung häufig von mehreren physikalischen Faktoren beeinflusst. Bei Automobilteilen kann Belastung mit folgenden Faktoren interagieren:

• Temperatur
• Vibration
• dynamische Bewegung
• Vorspannung und Installationszustand

Der Bericht ergänzt, dass MxSim.Fatigue mit den Modulen für Thermik und Vibration der MxSim-Familie verbunden werden kann, um diese Effekte in der Analyse zu kombinieren. Dies ist nützlich für Motorteile, rotierende Systeme und neuere Elektrofahrzeugstrukturen, bei denen thermische und strukturelle Belastungen gleichzeitig wirken können.

---

Welche Ermüdungslebensdauermodelle unterstützt MxSim.Fatigue?

MxSim.Fatigue unterstützt verschiedene Ermüdungsberechnungsverfahren und eignet sich daher für unterschiedliche Szenarien im Automobilbereich. Der Quellbericht behandelt drei Kernmethodengruppen, und die öffentlichen Produktseiten unterstützen diese umfassende Methodenabdeckung.mxcae.com)

1. Spannungs-Lebensdauer-Methode (SN-Kurve)

Die SN-Methode wird hauptsächlich verwendet für Hochzyklusermüdung. Die Ermüdungslebensdauer wird anhand des Verhältnisses zwischen Spannungsamplitude und Anzahl der Zyklen bis zum Versagen geschätzt. Dies ist eine gängige Methode für elastische Probleme mit hoher Zyklenzahl.ansyshelp.ansys.com)

Der Quellbericht empfiehlt es für:

• Fahrzeugkarosseriestrukturen
• Rahmen
• Bauteile unter wiederholter Belastung
• Fahrgestellteile wie Querlenker

Diese Methode wird im Bericht auch im Fall der Karosserieschweißung und im Arbeitsablauf des Querlenkers verwendet.

2. Die Regel des Bergmanns für kumulative Schäden

Der Quellbericht verwendet Bergmannsregel zur Berechnung der kumulativen Ermüdungsschädigung unter Belastung mit variabler Amplitude. Jede Spannungsstufe verbraucht einen Teil der verfügbaren Lebensdauer des Bauteils. Wenn die summierte Schädigung die Versagensgrenze erreicht, wird ein Ermüdungsversagen vorhergesagt. Rainflow-basierte Arbeitsabläufe zur Ermüdungsanalyse verwenden häufig diese Art der Schadensakkumulationslogik.mathworks.com)

Der Bericht gibt folgende Standardform an:

[
\sum_{i=1}^{n}\frac{n_i}{N_i}=1
]#atfp_close_translate_span#

Wo:

• (n_i) = tatsächliche Zyklen bei Belastungsniveau (i)
• (N_i) = Ermüdungslebensdauer bei Belastungsniveau (i)

Dies passt gut zu den Belastungsgeschichten von Kraftfahrzeugen, da Fahrzeuge im realen Betrieb vielen Belastungsstufen ausgesetzt sind, nicht einer konstanten Amplitude.

3. Dehnungs-Lebensdauer-Methode (Lokale Spannungs-Dehnungs-Beziehung / ε-N)

Der Quellbericht beschreibt eine lokale Spannungs-Dehnungs-Methode für Niedrigzyklusermüdung und lokaler plastischer Verformung. Dies ist die richtige Methode, wenn eine rein elastische Behandlung nicht ausreicht.ansyshelp.ansys.com)

Der Bericht nennt folgende Anwendungsbereiche:

• Motorblöcke
• Kurbelwellen
• lokale Hochstressregionen
• Bauteile, bei denen die Ermüdungsrissbildung durch lokale Spannungskonzentrationen verursacht wird

4. Bruchmechanische Methode

Der Bericht enthält außerdem eine bruchmechanische Methode für Bauteile, die bereits Risse oder rissähnliche Defekte aufweisen. Mit dieser Methode wird die Restlebensdauer anhand des Verhaltens der Rissspitze und des Risswachstums abgeschätzt. Sie ist hilfreich, wenn es in der Technik nicht nur um den Zeitpunkt des Rissbeginns geht, sondern auch um die Wachstumsgeschwindigkeit und die verbleibende Lebensdauer.simulatemore.mscsoftware.com)

Typische Beispiele aus der Automobilbranche im Bericht sind:

• Bremsscheiben
• rotierende Wellen
• Fehlerempfindliche Teile

5. Materialkalibrierung für Automobilwerkstoffe

Der Quellenbericht besagt außerdem, dass Anwender Materialdaten definieren und Parameter des Ermüdungsmodells anhand von Testergebnissen kalibrieren können. Dies ist im Automobilbau wichtig, da sich das Ermüdungsverhalten von Material zu Material stark unterscheidet.

Der Bericht erwähnt insbesondere:

• hochfester Stahl
• Aluminiumlegierungen
• Verbundwerkstoffe

Darin heißt es auch, dass Ingenieure Ermüdungsprüfungsdaten importieren und ihre eigenen Materialbibliotheken für Leichtbaufahrzeuge erstellen können.

---

Warum ist die Lastspektrumverarbeitung so wichtig für die Ermüdungsanalyse im Automobilbereich?

Die Verarbeitung des Lastspektrums ist einer der wichtigsten Bestandteile der Ermüdungsanalyse, da die Qualität des Ermüdungsergebnisses davon abhängt, wie realistisch die Belastungsgeschichte ist. Fahrzeugteile sind selten einfachen Zyklen mit konstanter Amplitude ausgesetzt. Sie erfahren variable Lasten durch Straßen, Lenkung, Bremsen, Vibrationen und Temperatur. Die Rainflow-Zählung wird häufig verwendet, um diese Geschichte in gezählte Zyklen für die Ermüdungsschadensanalyse umzuwandeln.mathworks.com)

Der beigefügte Bericht betrachtet dies als eine Kernstärke von MxSim.Fatigue und gibt an, dass es Folgendes unterstützt:

• gemessenes Lastspektrum Import
• Simulationsgenerierte Lastspektren
• Bearbeitung laden
• Belastung Kompression
• zufällige Lasten
• Stoßbelastungen
• periodische Lasten

Welche Datenformate kann es verwenden?

Laut dem Quellbericht unterstützt MxSim.Fatigue Folgendes:

• ASCII
• CSV
• MTS

Es heißt außerdem, die Software könne Testdaten aus Straßentests und Prüfstandläufen auslesen, einschließlich Last-Zeit-Kurven und Spannungs-Zeit-Verläufen.

Wie verarbeitet es Lastspektren?

Der Bericht erwähnt insbesondere:

• Regenflusszählung
• Komprimierung auf Basis des äquivalenten Schadens
• Bearbeitung laden
• Neudefinition der Testbedingungen durch Straßenspektrumanalyse

Die Rainflow-Zählung ist eine Standardmethode zur Zyklusextraktion aus Zeitverläufen. ASTM- und MathWorks-Referenzen bestätigen diese allgemeine Anwendung im Ingenieurwesen.astm.org)

Warum ist das bei Langlebigkeitsprogrammen wichtig?

Denn ein Prüfstandtest entspricht möglicherweise nicht den realen Bedingungen im Straßenverkehr. Der Fall des Querlenkers im Originalbericht verdeutlicht dies: Die Laboranordnung berücksichtigte eine Torsionsbelastung nicht, und diese Diskrepanz ermöglichte es, dass ein Ausfall in der Praxis unbemerkt blieb.

---

Was sind die Kernfunktionen von MxSim.Fatigue in realen Automobilprojekten?

MxSim.Fatigue wird als vollständiger Engineering-Workflow und nicht als einzelne Solver-Funktion beschrieben. Der Bericht umfasst Modellimport, Vorverarbeitung, Lastdefinition, Materialeinrichtung, Berechnung, Nachbearbeitung und Optimierung. Öffentliche Produktbeschreibungen unterstützen dieselbe Workflow-Sichtweise.mxcae.com)

Import und Vorverarbeitung von Modellen in verschiedenen Formaten

Laut dem Quellbericht können Nutzer Automobilmodelle importieren mit:

• SCHRITT
• IGES
• STL
• bdf
• CBD
• weiblich
• Eingabe

Darin heißt es auch, dass Modelle aus MxSim, Abaqus und verwandten Umgebungen importiert werden können, ohne alles von Grund auf neu aufbauen zu müssen.

Nach dem Import umfasst der Workflow Folgendes:

• Geometrievereinfachung
• Netzgenerierung
• Qualitätskontrolle des Netzes
• Randbedingungen einrichten

Dies ist besonders wichtig für Karosseriestrukturen, Fahrgestellverbindungen und große Baugruppen.

Unterstützung für technische Verbindungselemente

Der Bericht besagt, dass das Modul Folgendes unterstützt:

• Punktschweißungen
• Schweißnähte
• Quellen
• Bolzen

Das ist deshalb wichtig, weil viele Ermüdungsbrüche in den Verbindungsbereichen und nicht in den glatten Abschnitten der Struktur beginnen.

Konfiguration der Last- und Materialparameter

Der Quellbericht listet drei Hauptlastkategorien auf:

Statische Lasten

• Eigengewicht
• Montagevorspannung

Dynamische Lasten

• Motorvibrationen
• Straßenaufregung

Thermische Belastungen

• Hochtemperaturbelastung um motorseitige Teile

Im Hinblick auf die Materialien heißt es im Bericht, dass das Modul gängige Automobilmaterialien wie beispielsweise folgende umfasst:

• Q235 Stahl
• Aluminiumlegierung 6061
• hochfester Stahl

Darin heißt es auch, dass Benutzer Daten aus Ermüdungstests importieren können von:

• Rotationsbiegeversuche
• axiale Zug-Druck-Versuche
• Torsionsermüdungsversuche

Dies ermöglicht es Benutzern, individuelle Materialbibliotheken für neue Projekte zu erstellen.

Ermüdungsbehebung und Nachbearbeitung

Laut Bericht können Ingenieure das Ermüdungsverfahren je nach Belastung (Hoch- oder Niedrigzyklusbelastung) auswählen und anschließend Lösungsparameter wie Zyklusanzahl und Konvergenzgenauigkeit festlegen. Große Berechnungen lassen sich durch Parallelverarbeitung zeitsparend durchführen.

Das Modul kann folgende Ergebnisse generieren:

• Konturdiagramme zur Ermüdungslebensdauer
• Schadensakkumulations-Konturdiagramme
• Konturdiagramme der Spannungsverteilung
• Detaillierte Berichte mit Daten zu Lebensdauer, Schäden, Stress und Belastung.

Diese Ergebnisse helfen den Ingenieurteams zu erkennen, wo die Schwachstelle liegt und warum sie auftritt.

Strukturoptimierung und iteratives Design

Laut dem Quellbericht kann MxSim.Fatigue mit den Optimierungstools von MxSim verbunden werden, sodass Ingenieure Folgendes ändern können:

• Wandstärke
• Abrundungsradius
• Rippenanordnung
• lokale Verstärkung

Dann können sie das Modell erneut ausführen und überprüfen, ob die neue Konstruktion die Anforderungen an die Ermüdung erfüllt und gleichzeitig das Gewicht unter Kontrolle hält.

---

Schritt-für-Schritt-Beispiel: Ermüdungsanalyse des Fahrwerksquerlenkers

Der im Quellbericht beschriebene Workflow für die Querlenker ist einer der praktischsten Aspekte des Artikels, da er zeigt, wie die Software vom Modellimport bis zur Konstruktionsänderung eingesetzt wird.

Schritt 1 – Importieren und Vorverarbeiten des CAD-Modells

Importieren Sie das CAD-Modell des Fahrgestellquerlenkers in STEP-Format. Entfernen Sie kleine Details wie winzige Löcher und kleine Fasen, die den Hauptlastpfad nicht verändern, aber die Berechnung des Modells erschweren. Erstellen Sie anschließend ein Tetraedernetz mit einem 2 mm MaschenweiteÜberprüfen Sie, ob die Die Verzerrungsrate des Netzes beträgt 5 % oder weniger.und legen Sie die Randbedingungen fest, indem Sie die rahmenseitige Verbindung so anpassen, dass sie dem tatsächlichen Installationszustand entspricht.

Schritt 2 – Definition der Materialeigenschaften

Nutzen Sie die integrierten Funktionen. hochfester Stahl Materialdefinition und Import der korrekten SN-Kurve aus Rotationsbiegeermüdungsprüfungen. Satz:

• Elastizitätsmodul
• Poisson-Verhältnis
• Ermüdungsgrenze

Schritt 3 – Anwenden des gemessenen Lastspektrums

Importieren Sie das gemessene Lastspektrum aus den Fahrversuchen mit dem gesamten Fahrzeug. Laut Bericht umfasst es Folgendes:

• Vertikale Lastgeschichte
• seitliche Belastungsgeschichte

Verwenden Regenflusszählung um das Signal zu komprimieren und gleichzeitig die wichtigsten Ermüdungszyklen beizubehalten. Anschließend wird die Last auf die Kugelgelenkverbindung des Querlenkers aufgebracht.mathworks.com)

Schritt 4 – Lösung der Laufmüdigkeit

Wählen:

• SN-Gesamtlebensdauermethode
• Bergmannsregel

Legen Sie dann das Ziel für die Ermüdungslösung fest auf 10^7 Zyklen und den Job parallel ausführen.

Schritt 5 – Ergebnisse der Ermüdungsbeurteilung überprüfen

Prüfen Sie Folgendes:

• Konturkarte der Ermüdungslebensdauer
• Schadensakkumulations-Konturkarte

Laut dem Quellenbericht ist die Schwachstelle die Verrundung in der Nähe der Kugelgelenkverbindung. Tragen Sie die Ermüdungslebensdauer und die maximale lokale Spannung in den Bericht ein.

Schritt 6 – Optimieren und iterieren

Vergrößern Sie den Abrundungsradius von R3 mm bis R5 mmFühren Sie anschließend das Modell erneut aus und überprüfen Sie, ob das Bauteil nun die Konstruktionsvorgabe erfüllt. mindestens 10^6 ZyklenDie

---

Reale Automobilanwendungen von MxSim.Fatigue

Der Quellbericht umfasst drei Hauptfallstudien aus der Automobilindustrie. Zusammen decken sie Anwendungen in den Bereichen Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang ab und zeigen, wie die Software in praktischen Dauerlaufprüfungen eingesetzt wird.

Fall 1 – Schweißnahtermüdungsanalyse und Optimierung der Fahrzeugkarosserie

Schweißnähte an Karosserien sind häufige Ermüdungsspitzen, da Lastübertragung und Geometrieänderungen zu lokaler Spannungskonzentration führen. Auf den öffentlichen Produktseiten von MxSim wird die Ermüdung von Schweißnähten und Punktschweißungen ebenfalls als unterstützte Anwendungsbereich genannt.mxcae.com)

Problem

Laut dem Bericht erfordert die Prüfung der Haltbarkeit von Schweißnähten an der Karosserie häufig wiederholte physikalische Testläufe, was Zeit und Kosten verursacht.

Anwendungseinrichtung

Das Ingenieurteam importierte das FE-Modell der Karosserie und konzentrierte sich auf den Schweißbereich zwischen Tür und Karosserierahmen. Folgende Konfiguration wurde verwendet:

• Daten zu hochfestem Stahlwerkstoff
• Lastspektren aus Straßentests
• Biegebelastungen
• Torsionsbelastungen
• SN-Methode
• Bergmannsregel

Ergebnis

Im Bericht wird angegeben, dass die Schweißnaht an der Ecke eine Ermüdungslebensdauer von nur 8 × 10^5 Zyklen, unterhalb des Designziels von 1 × 10^6 Zyklenwodurch ein deutliches Rissrisiko entstand.

Optimierung

Der im Bericht enthaltene Optimierungsplan umfasste Folgendes:

• Erhöhung der Schweißnahthöhe von 5 mm bis 8 mm
• Verbesserung des Schweißnahtübergangsradius
• Reduzierung der lokalen Spannungskonzentration

Ergebnis

Nach der neuen Simulation, so der Bericht, verbesserte sich der kritische Schweißbereich auf 1,5 × 10^6 Zyklen, wodurch die Designvorgaben erfüllt wurden. Es wird außerdem angegeben, dass der aktualisierte Prozess die Entwicklungszykluszeit verkürzt hat um 30 % und reduzierte Testkosten durch 25 %Die

---

Fall 2 – Analyse des Ausfalls des Fahrwerksquerlenkers und Verbesserung der Testkorrelation

Dieser Fall ist deshalb von Bedeutung, weil er zeigt, dass eine Ermüdungssimulation nicht nur ein Bauteilproblem, sondern auch ein Problem der Testmethode aufdecken kann.

Problem

Laut dem Quellenbericht brach nach etwa 5.000 km verstärkte Dauerhaftigkeitsprüfungen an der Straße, obwohl der Dauerhaftigkeitstest auf der Prüfbank bestanden worden war.

Anwendungseinrichtung

Das Team importierte das Modell des Querlenkers, vernetzte es, wies ihm Materialien und Randbedingungen zu und verglich es:

• Lastspektren aus Straßentests
• Lastspektren aus Prüfstandsversuchen

Wichtigste Erkenntnis

Die Simulation zeigte, dass der Prüfstandtest erfolgreich war. nicht reproduzieren Torsionslastkomponente Dies zeigte sich im tatsächlichen Straßenverkehr. Aus diesem Grund kam es im Fahrzeug zu Schäden im Bereich der Kugelgelenkverbindung, obwohl der Prüfstandtest einwandfrei aussah.

Verbesserung

Dem Bericht zufolge reagierte das Team wie folgt:

• Neudefinition des Prüfstandslastspektrums
• Hinzufügen der fehlenden Torsionskomponente
• Verbesserung der Kugelgelenkverbindungsstruktur
• Durch das Hinzufügen von Verstärkungsrippen wird die lokale Spannungskonzentration reduziert

Ergebnis

Dem Bericht zufolge hat die verbesserte Konstruktion sowohl die Dauerhaftigkeitstests im Labor als auch im Straßenverkehr bestanden, und die Ermüdungslebensdauer hat sich erhöht. 2 × 10^6 ZyklenDie

---

Fall 3 – Vorhersage der Ermüdungslebensdauer der Motorkurbelwelle

Kurbelwellen zählen zu den klassischen, verschleißkritischen Bauteilen, da sie während des wiederholten Motorbetriebs Gasdruck- und Massenträgheitsbelastungen ausgesetzt sind. Der zugrundeliegende Bericht behandelt dies als ein Problem der gemischten Ermüdung und verwendet einen lokalen Spannungs-Dehnungs-Ansatz.ansyshelp.ansys.com)

Anwendungseinrichtung

Im Quellenbericht heißt es, dass das Kurbelwellen-FE-Modell verwendet wurde:

• lokale Spannungs-Dehnungs-Methode
• Daten zu duktilem Gusseisen
• zyklische Spannungs-Dehnungskurve
• Lastverläufe aus Gasdruck und Trägheitskraft

Ergebnis

Die Schwachstelle war die Übergangsverrundung zwischen Pleuelzapfen und Kurbelarm, wobei die vorhergesagte Ermüdungslebensdauer war 1,2 × 10^6 Zyklennahe an der Auslegungsgrenze.

Optimierung

Der Bericht nennt zwei wesentliche Änderungen:

• Vergrößern Sie den Abrundungsradius von R2 mm bis R4 mm
• anwenden Kugelstrahlen um die Druckeigenspannungen an der Oberfläche zu verbessern und die effektive Spannungskonzentration zu reduzieren

Ergebnis

Der Bericht besagt, dass sich die Lebensdauer bei Ermüdung verbessert hat. 2,5 × 10^6 Zyklen, das das Motorenziel von 10 Jahre / 200.000 kmDie

---

Was macht MxSim.Fatigue wertvoll für die Automobilindustrie?

MxSim.Fatigue ist nützlich, weil es die Ermüdungstheorie mit einem Arbeitsablauf kombiniert, der sich an die reale Fahrzeugentwicklung anpasst. Der Bericht unterteilt seinen Wert in technische Stärken und wirtschaftliche Vorteile, während öffentliche Produktseiten seine Anwendung für Arbeiten zur Ermüdung bei hohen und niedrigen Zyklen, Schweißnähten, Rissen und Schwingungen unterstützen.mxcae.com)

Wichtigste technische Vorteile

Chinesischsprachige Unterstützung
Dem Bericht zufolge verfügt die Software über eine vollständig chinesische Benutzeroberfläche und eine chinesische Berichtsausgabe, die den Bedürfnissen einheimischer Entwicklerteams entspricht.

Hohe Simulationsgenauigkeit
Laut dem Quellbericht kann der Vorhersagefehler der Ermüdungslebensdauer innerhalb von 10% Bei sachgemäßer technischer Anwendung. Ich präsentiere dies als auf einem Bericht basierende Behauptung.

Automobilpassform
Der Arbeitsablauf basiert auf Anwendungsfällen für Karosserie, Fahrgestell und Antriebsstrang.

Hohe Kompatibilität und Effizienz
Der Bericht hebt die Unterstützung für viele Dateiformate, große Jobs mit mehreren Bedingungen, parallele Lösungsverfahren und die Planung von Remote-Rechnern hervor.

Hauptgeschäftswert

Kürzere Entwicklungszyklen
Der Bericht schätzt, dass die Verlagerung der Ermüdungsanalyse in die Entwurfsphase die Entwicklungszeit um [Betrag einfügen] reduzieren kann. 30 % bis 50 %Die

Geringere Entwicklungskosten
Es heißt, die Simulation der Ermüdung einer Komponente könne etwa kosten ein Zehntel vollständige physische Validierung.

Höhere Zuverlässigkeit
Schwachstellen können erkannt und behoben werden, bevor es zu Ausfällen im Feld kommt.

Unterstützung für Leichtbau und Elektromobilität
Der Bericht stellt einen direkten Zusammenhang zwischen MxSim.Fatigue und hochfestem Stahl, Aluminiumlegierungen, Verbundwerkstoffen, EV-Batteriepacks, Motoren und anderen Fahrzeugteilen der nächsten Generation her.

---

Wie unterstützt MxSim.Fatigue die Entwicklung von Leichtbau- und Elektrofahrzeugen?

Die Ermüdungsanalyse gewinnt noch mehr an Bedeutung, wenn ein Team die Masse reduziert. Leichtere Strukturen können an Haltbarkeitsreserve einbüßen, wenn Geometrie, Materialverhalten und Lastpfade nicht sorgfältig geprüft werden. Aktuelle Arbeiten zur Ermüdung und zum Lastspektrum im Automobilbereich betrachten dies weiterhin als einen wichtigen Bestandteil der Fahrzeugkonstruktion hinsichtlich der Haltbarkeit.saemobilus.sae.org)

Laut dem Quellbericht unterstützt MxSim.Fatigue die Ermüdungsanalyse für:

• hochfester Stahl
• Aluminiumlegierung
• Verbundwerkstoffe

Darin heißt es auch, dass das Modul neuere Fahrzeuganwendungen wie die folgenden unterstützt:

• Analyse der Akkulaufzeit
• Strukturelle Ermüdung des Elektromotors
• Vibrationsermüdung von EV-Komponenten
• zukünftige Strukturbauteile für intelligente Fahrzeuge

Auf den öffentlichen Produktseiten wird auch auf die durch zufällige Vibrationen bedingte Ermüdung des Akkus hingewiesen.ruanfujia.com)

---

Wie sieht die Zukunft von Software zur Analyse von Fahrzeugermüdung aus?

Der letzte Abschnitt des Quellenberichts weist auf zwei Hauptrichtungen hin.

Erstens erwartet es eine stärkere Nutzung von KI- und Big-Data-Methoden Für eine intelligentere Lastspektrumvorhersage und adaptive Kalibrierung von Ermüdungsmodellen. Das ist sinnvoll, da eine der größten Herausforderungen bei der Dauerhaftigkeitsanalyse darin besteht, eine Lasthistorie zu erstellen, die der tatsächlichen Nutzung im Feld entspricht.

Zweitens rechnet es mit einer breiteren Anwendung in neue Energie- und intelligente Fahrzeugsysteme, einschließlich Akkupacks, Motoren und Strukturen für autonomes Fahren. Der allgemeine Trend hin zu digitaler Entwicklung und domänenübergreifender Simulation unterstützt diese Richtung.saemobilus.sae.org)

---

Fazit

MxSim.Fatigue ist am besten als Software zur Analyse von Fahrzeugermüdung zu verstehen, die reale Lastverläufe in Konstruktionsentscheidungen umsetzt. Ihrem Bericht zufolge ist sie mehr als nur ein Nachbearbeitungswerkzeug. Sie umfasst den Modellimport, die FEA-basierte Ermüdungsbewertung, die Lastspektrumanalyse, die Schadensprognose, die Ergebnisvisualisierung und die Strukturoptimierung für Karosserie, Fahrwerk und Antriebsstrang.

Deshalb ist es in der modernen Fahrzeugentwicklung so wichtig. Es hilft Entwicklungsteams, Schwachstellen frühzeitig zu erkennen, wiederholte Testzyklen zu reduzieren, die Testkorrelation zu verbessern und eine leichte, langlebige Konstruktion zu unterstützen. Auch in der Entwicklung von Elektrofahrzeugen spielt die Software eine wichtige Rolle, da Akkupacks, Motorgehäuse und neue Strukturlayouts neue Herausforderungen an die Haltbarkeit mit sich bringen.

---

Die 5 häufigsten Fragen zu MxSim.Fatigue in der Automobiltechnik

1. Was ist MxSim.Fatigue und welche Rolle spielt es in Simulationsabläufen für die Automobilindustrie?

Kurze Antwort: MxSim.Fatigue ist der Schritt zur Vorhersage der Ermüdungslebensdauer im CAE-Workflow für die Automobilindustrie.

MxSim.Fatigue ist ein Simulationsmodul für Ermüdung und Lebensdauer im MxSim CAE-Ökosystem. Es dient zur Vorhersage von Ermüdungsschäden und Nutzungsdauer, indem es Spannungs-Dehnungs-Ergebnisse aus der Finite-Elemente-Analyse verwendet und Ermüdungslebensdauermodelle anwendet. Auf den öffentlichen Produktseiten wird es als Komplettlösung für die Ermüdungslebensdaueranalyse beschrieben, und der zugehörige Bericht platziert es nach der Strukturanalyse und vor der Designoptimierung.mxcae.com)

Im Automobilbau tritt es üblicherweise in dieser Reihenfolge auf:

1. CAD-Modellierung
2. Finite-Elemente-Analyse
3. Ermüdungslebensdauerprognose mit MxSim.Fatigue
4. Strukturoptimierung

Laut dem Quellenbericht wird es häufig verwendet für:

• Fahrzeugkarosseriestrukturen
• Fahrgestell-Aufhängungsarme
• Schweißverbindungen und Punktschweißungen
• Motorkurbelwellen
• Batteriepackstrukturen

Durch den frühzeitigen Einsatz von Ermüdungssimulationen können Ingenieure Schwachstellen vor dem Bau vollständiger Prototypen erkennen, was Kosten und Zeit spart.

2. Welche Ermüdungsanalysemethoden werden von MxSim.Fatigue unterstützt?

Kurze Antwort: Es unterstützt Spannungs-Lebensdauer-, Dehnungs-Lebensdauer- und rissbasierte Ermüdungsmethoden.

MxSim.Fatigue unterstützt verschiedene Ansätze zur Vorhersage der Ermüdungslebensdauer, sodass Ingenieure die Methode an den jeweiligen Ausfallmodus anpassen können. Der Quellbericht behandelt die drei unten aufgeführten Hauptgruppen, und auf den öffentlichen Produktseiten wird auch die Unterstützung für Hochzyklusermüdung, Niedrigzyklusermüdung, Schweißnahtermüdung und rissbezogene Analysen beschrieben.mxcae.com)

Spannungs-Lebensdauer-Methode (SN-Kurve)

• verwendet für Hochzyklusermüdung
• basierend auf Material-SN-Kurven
• oft gepaart mit Bergmannsregel
• Üblich für Fahrzeugrahmen, Karosseriestrukturen und Fahrgestellteile

Dehnungs-Lebensdauer-Methode (ε-N / lokale Spannungs-Dehnungs-Beziehung)

• verwendet für Niedrigzyklusermüdung
• beinhaltet lokale plastische Verformungseffekte
• üblich für Motorkomponenten und Kurbelwellen

Bruchmechanikmethode

• verwendet für Risswachstum und Restlebensdauer
• basierend auf dem Verhalten der Rissspitze und der Rissausbreitung
• häufig bei Bremsscheiben, rotierenden Wellen und rissempfindlichen Verbindungen

Zusammengenommen helfen diese Methoden Ingenieuren, sowohl die Rissinitiierung als auch das Risswachstum unter realen Fahrzeugbetriebsbelastungen zu beurteilen.ansyshelp.ansys.com)

3. Wie verarbeitet MxSim.Fatigue Lastspektren von Kraftfahrzeugen?

Kurze Antwort: Es importiert reale Lastverläufe, zählt Zyklen, komprimiert Daten und behält die schadensverursachenden Inhalte bei.

Die Verarbeitung von Lastspektren ist ein wichtiger Bestandteil der Ermüdungsanalyse, da Fahrzeugkomponenten Belastungen mit variabler Amplitude und nicht einfachen konstanten Zyklen ausgesetzt sind. Laut dem Quellbericht unterstützt MxSim.Fatigue gemessene Fahrlastdaten, Prüfstandsdaten und simulationsgenerierte Lasten. Außerdem unterstützt das Modul Spektrumbearbeitung, Komprimierung und Rainflow-Zählung zur Zyklusextraktion.mathworks.com)

Der Bericht listet folgende typische Lastquellen auf:

• Daten aus dem Straßentest
• Daten aus dem Dauerhaftigkeitstest
• Simulationsgenerierte Lastdaten

Außerdem werden folgende Verarbeitungsfunktionen aufgeführt:

• Regenflusszählung
• Lastspektrumbearbeitung
• Lastspektrumkompression
• Schadensäquivalente Handhabung

Typische Lastfälle im Automobilbereich umfassen:

• Lasten durch Unebenheiten der Straße
• Motorvibrationsbelastungen
• Brems- und Lenkkräfte
• Thermische Belastungen in der Nähe von Motoren oder Batterien

4. Welche Vorteile bietet MxSim.Fatigue im Vergleich zu herkömmlichen Ermüdungsprüfungen?

Kurze Antwort: Es hilft Teams, früher im Designprozess zu testen, weniger auszugeben und Schwachstellen früher zu erkennen.

Die traditionelle Überprüfung der Dauerhaftigkeit basiert auf Straßen- und Prüfstandsversuchen, die beide zeit- und kostenintensiv sind. Laut dem Quellbericht bietet die Ermüdungssimulation den Teams eine schnellere und kostengünstigere Möglichkeit, die Lebensdauer bereits während der Konstruktionsphase zu beurteilen. Weiterführende Literatur zur Ermüdungsanalyse bestätigt diesen Nutzen des Arbeitsablaufs ebenfalls.simulatemore.mscsoftware.com)

Verkürzte Entwicklungszeit

Die Ermüdungsfestigkeit kann früher überprüft werden, wodurch der Bedarf an wiederholten Hardware-Schleifen sinkt.

Geringere Testkosten

Simulation reduziert den Bedarf an:

• wiederholte Prototypenfertigung
• wiederholte Straßenbeständigkeitstests
• wiederholte Instrumentierung und Einrichtung

Frühere Schwachstellenerkennung

Der Bericht besagt, dass MxSim.Fatigue Folgendes erzeugen kann:

• Konturdiagramme zur Ermüdungslebensdauer
• Schadensakkumulationskarten
• Spannungsverteilungsdiagramme

Dadurch lassen sich ermüdungsgefährdete Bereiche leichter frühzeitig erkennen.

Direkter Link zur Optimierung

Die Simulationsergebnisse können verwendet werden für:

• Geometrieänderungen
• Wandstärkenanpassung
• Änderungen des Abrundungsradius
• Rippen- und Verstärkungsanordnung

5. Was sind typische Anwendungsgebiete von MxSim.Fatigue im Automobilbereich?

Kurze Antwort: Es wird hauptsächlich für Arbeiten an Karosserie, Fahrgestell, Antriebsstrang und der Haltbarkeit von Elektrofahrzeugen verwendet.

Der beigefügte Bericht und die öffentlichen Produktbeschreibungen zeigen, dass MxSim.Fatigue in mehreren Fahrzeugsubsystemen verwendet wird.mxcae.com)

Fahrzeugaufbau

Typische Anwendungsgebiete sind:

• Schweißermüdungsanalyse
• Validierung der Karosseriehaltbarkeit
• Verbesserung der lokalen Schweißnahnecke

Fahrgestellkomponenten

Beispiele hierfür sind:

• Querlenker
• Unterrahmen
• Fahrwerksteile

Der Schwerpunkt liegt auf:

• Stresskonzentration
• Ermüdungsschäden mit variabler Amplitude
• Testspektrumkorrelation

Antriebskomponenten

Beispiele hierfür sind:

• Kurbelwellen
• Getriebe
• Getriebewellen

Typische Methoden können Folgendes umfassen:

• Belastungs-Lebensdauer-Analyse
• rissbezogene Beurteilung
• lokale Geometrieänderungen

Komponenten von Elektrofahrzeugen

Im Zuge der Entwicklung von Elektrofahrzeugen wird die Ermüdungssimulation auch für Folgendes eingesetzt:

• strukturelle Haltbarkeit des Akkus
• Ermüdung des Motorgehäuses
• Halterungsteile der Wechselrichter-Kühlstruktur
• Ermüdung durch zufällige Schwingungen in Gehäusesystemen

---

Autorenprofil

Johnny Liu ist die CEO bei Dowway Vehicle und arbeitet an Strategien im Fahrzeugbau, an Anwendungen von Automobiltechnologien und an der Ausrichtung der Produktentwicklung. Dieser Artikel basiert auf dem bereitgestellten technischen Bericht zu MxSim.Fatigue und richtet sich an Leser, die in den Bereichen Fahrzeuglebensdauer, CAE und simulationsbasierte Entwicklung tätig sind.

Anmerkung der Redaktion

Dieser Artikel dient als technisches Nachschlagewerk. Er ersetzt keine softwarespezifische Schulung, Normen für Ermüdungsprüfungen, Konstruktionsfreigaben oder Validierungsarbeiten auf Programmebene.

Quellenangaben

Dieser Artikel basiert hauptsächlich auf dem von Ihnen bereitgestellten technischen Bericht. Externe Referenzen werden herangezogen, um allgemeine Konzepte der Ermüdungsanalyse wie Rainflow-Zählung, Spannungs-Lebensdauer-Methoden, Dehnungs-Lebensdauer-Methoden, Risswachstumslogik und Workflow-Beschreibungen auf Produktebene zu untermauern.

Ausgewählte Referenzen

• Produktseiten von MxSim.Fatigue, die den Workflow für die Ermüdungssimulation und die Anwendungsbereiche beschreiben. Zugriff: 12. März 2026.mxcae.com)
• MSC-Übersicht zur Ermüdungsprüfung: Arbeitsabläufe bei der Ermüdungsprüfung und Konzepte zum Risswachstum. Abgerufen am 12. März 2026.simulatemore.mscsoftware.com)
• MathWorks- und ASTM-Referenzen zur Rainflow-Zählung und zur Zählung von Ermüdungszyklen. Zugriff: 12. März 2026.mathworks.com)

Ansys-Referenz zu Spannungs-Lebensdauer- und Dehnungs-Lebensdauer-Methoden. Zugriff: 12. März 2026.ansyshelp.ansys.com)