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Das Anstrengungsverhalten polymerer Werkstoffe infolge mechanisch mehrachsialer Beanspruchungen

Damit gewährleistet ist, dass ein Bauteil mit genügender Sicherheit unterhalb der Versagensgrenze beansprucht wird, muss der vorliegende Spannungszustand mit versagensrelevanten Werkstoffkennwerten verglichen werden. Bei diesem Vergleich ergeben sich aber grundsätzliche Schwierigkeiten, denn im allgemeinen wird sich in einem Bauteil unter Betriebsbelastung ein mehrachsiger Spannungszustand einstellen, während zur Dimensionierung herangezogene Werkstoffkenngrößen meistens im einachsigem Spannungsfeld, z.B. im Zugversuch, ermittelt werden. Daher muss die bei Bauteilen häufig auftretende mehrachsige Beanspruchung auf einen fiktiven, einachsigen Spannungszustand gleicher Werkstoffbeanspruchung, die sogenannte Werkstoffanstrengung, zurückgeführt werden. Dieser einachsige Vergleichsspannungszustand gestattet dann den Vergleich mit einachsigen Werkstoffkennwerten.

Die vorliegende Arbeit gibt eine Übersicht über die klassischen Vergleichsspannungskriterien, um dann davon ausgehend mögliche Erweiterungen zu diskutieren, die dem Einfluss des hydrostatischen Spannungstensors Rechnung tragen.

Zur Durchführung statischer Kurzzeitversuche wird eine kraftgesteuerte Prüfmaschine entwickelt, mit deren Hilfe rohrförmige Probekörper mit definierten Zug-, Druck-, Torsions- und Innendruckbelastungen sowie Überlagerungen derselben beaufschlagt werden. Zur Durchführung von Kriechversuchen steht eine Eigenbauvorrichtung für überlagerte Zug- oder Druck-/Torsionsbelastungen zur Verfügung.

Die Gültigkeit der erweiterten Vergleichsspannungskriterien wird experimentell an PMMA-, PVC- und PA6-Rohrproben sowie anhand der Literatur entnommener Messwerte untersucht und bestätigt. Die in diesen Kriterien zugrunde liegenden Ansatzfreiwerte können über versuchstechnisch einfach zu realisierte Versuche - z.B. Zug- und Druck- oder Zug- und Torsionsversuche - ermittelt werden.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Reinhard Bardenheier

Reinhard Bardenheier
Deutsches Kunststoff-Institut Darmstadt (DKI)
Technische Universität Darmstadt

Informationen

Freie Schlagwörter: Mehrachsiger Spannungszustand, Vergleichsspannungszustand, Werkstoffanstrengung, Vergleichsspannungskriterien, hydrostatischer Spannungstensor, statischer Kurzzeitversuch, Kriechversuch, kraftgesteuerte Prüfmaschine, kombinierte Zug-/Druck-/ Torsions-/Innendruck-Belastung
Institut / Lehrstuhl: Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Maschinenbau
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Günter Mennig (Betreuer), Prof. Dr. J. Wissmann
Erscheinungsjahr: 1982
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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