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Application of the Essential Work of Fracture Method for Ductile Polymer Systems

Das Ziel dieser Arbeit war die Erforschung der Möglichkeiten, die die EBM in der Bruchanalyse von zähen Polymeren und Verbundwerkstoffen bietet. Während der letzten zwanzig Jahre ist oftmals über die Anwendung der EBM auf die oben genannten Systeme diskutiert worden. Bereits die ersten Wissenschaftler, die mit der EBM gearbeitet haben, haben die Vor- und Nachteile der Methode erkannt. Charakterisiert durch experimentelle Simplizität, ist die EBM von vielen aufgegriffen worden. Obwohl die ersten Anwendungen im Bereich der Metalle stattgefunden haben, wurde die Methode ziemlich schnell für Polymere übernommen. Mit dieser Arbeit möchte der Autor einige strittige Aspekte der EBM beleuchten. Eine Auswahl von unterschiedlichen Polymeren, Polymer-Blends und Verbundwerkstoffen wurde getroffen. Das ganze Spektrum des Bruchverhaltens, von sprödem bis zu ultrazähem Bruch, wurde erforscht und studiert. Die dazugehörigen Ergebnisse lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: Einfluss der Matrix-Kristallinität, Einfluss der Blend-Verträglichkeit, Einfluss der Haut-Kern Strukturen, Einfluss der Faserorientierung und Probendicke in diskontinuierlich-faserverstärkten Systemen. Die Phänomene des Bruchüberganges wurden auch ausführlich studiert. Probabilistische Bruchmechanik durch Anwendung der normalisierte logarithmische Funktion wurde für die Simulation des Bruchverhaltens der DDEN-T (doppelseitig-gekerbten) Zugproben vorgeschlagen. Die Funktion erwies sich in einem bestimmten Anrissgrössen Bereich und mit unterschiedlichen Materialien als ziemlich genau. Diese Funktion bietet eine interessante Alternative gegenüber der traditionellen, probenaufwendigen Methode, denn für die Simulation wenige Proben benötigt. In dieser Arbeit wurden Möglichkeiten und Grenzen der Anwendbarkeit der EBM aufgezeigt. Es wurde auch nachgewiesen, dass die EBM manchmal bedingt einsetzbar ist. Der Grund dafür liegt in extremen Rissabstumpfungsphänomenen oder in Strukturen mit Haut-Kern-Morphologie. In den meisten dieser Fällen war es allerdings möglich, alternative Wege für die Bestimmung der Bruchzähigkeit zu finden. Der Autor hat auch gezeigt, dass durch eine relativ einfache, statistische Simulation Zeit und Material bei der EBM Auswertung eingespart werden kann.

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 Dionysios  Mouzakis

Dionysios Mouzakis
Institut für Verbundwerkstoffe
Universität Kaiserslautern

Informationen

Freie Schlagwörter: Fliessbruchmechanik, elastoplastische Analyse, Brucharbeit, Rissabstumpfung
Institut / Lehrstuhl: Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Universität Kaiserslautern
Sprache: Englisch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. József Karger-Kocsis (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Klaus Friedrich, Prof. Constantinos Galiotis
Erscheinungsjahr: 1999
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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