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Das Anstrengungsverhalten von Polymerwerkstoffen infolge ein- und zweiachsigen Kriechens

Die Kriechneigung der Kunststoffe über längere Zeiten zu verfolgen, ist zu einem zeit- und kostenaufwendig und gewährleistet zum anderen keine akzeptable Zeit für den Einsatz der neuen Produkte in der Praxis.

Durch die numerische Beschreibung des nicht-linear-viskoelastischen Verhaltens von Kunststoffen über empirische Ansätze ermöglicht eine sichere Extrapolation von 10000 Stunden (und länger) mit einer Versuchszeit von nur 1000 Stunden.

Durch die Verknüpfung von drei Zustandsgrößen „Spannung, Dehnung und Zeit“ über derartige Ansätze können isochrone Spannungs-Dehnungs-Diagramme für eine vorgegebene Zeit dargestellt werden. Für praxisorientierte Berechnungsverfahren würde ein zeit- und temperaturabhängige Bemessungskennwert vorgeschlagen, der eine nicht-elastische Dehnung von 0,5% für unverstärkte und kurzglasfaserverstärkte Thermoplaste zulässt. Für glasfaserverstärkte UP-Harze reduziert sich dieser Grenzwert auf 0,3%.
Zur Realisierung einachsiger oder beliebiger ebener Belastungen wurden zwei Prüfeinrichtungen für statische Zug/Druck-Torsion Belastung und Innendruck-Torsionsbelastung entwickelt. Eine stoßfreie Belastungsvorrichtung ermöglicht es, die Belastungskomponenten gleichzeitig oder nach einer bestimmten Reihenfolge mit definierter Anstiegsgeschwindigkeit aufzubringen.

Aus experimentellen Ergebnissen zweiachsiger Belastung wird festgestellt, dass sich Belastungskomponenten nur innerhalb des linear-viskoelastischen Bereichs gegenseitig nicht beeinflussen. Im nichtlinearen-viskoelastischen Bereich wird dagegen das anisotropen Verformungsverhalten mit zunehmender Belastungsdauer immer deutlicher.

Die Beschreibung der Werkstoffanstrengung bei mehraxialer Kriechbeanspruchung erfolgt durch die Kombination des Spannungstensors und des Tensors der Deformationsgeschwindigkeit über das plastische Potential. Beliebige Kombination von Schub- und Normalspannungen können zu einer Vergleichspannung für vorgegebene Zeiten zusammen gefasst und mit dem Werkstoffwiderstand aus einachsigem Zugkriechversuch verglichen werden.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Bahman Sarabi

Bahman Sarabi
Institut für Werkstofftechnik
Universität - Gesamthochschule Kassel

Informationen

Freie Schlagwörter: Extrapolation von Kriechkurven, isochrone Spannungs-Dehnungs-Diagramme Dimensionierungsgrenzen, mehraxiale Langzeitbelastung, zeitabhängige Vergleichspannung
Institut / Lehrstuhl: Institut für Werkstofftechnik der Universität - Gesamthochschule Kassel
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gottfried W. Ehrenstein (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. O. T. Bruhn, Dr.-Ing. Anton Weber
Erscheinungsjahr: 1984
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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