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Hysteresismessungen zur Charakterisierung der mechanisch-dynamischen Eigenschaften von R-SMC

Ziel der Arbeit war es, den Einfluß der wesentlichen Rezepturbestandteile von R-SMC: Glasfasern, mineralische Füllstoffe und Harze mit unterschiedlicher Schwundkompensation auf das mechanische Eigenschaftsbild unter statischer- schlagartiger bzw. stoßartiger und dynamischer Beanspruchung zu untersuchen. Zur Beurteilung der dynamischen Werkstoffeigenschaften wurde das Hysteresismessverfahren eingesetzt. Mikroskopische Untersuchungen erlaubten eine Zuordnung von Struktur und Eigenschaften.

Die systematisch durchgeführten Werkstoffmodifikationen zeigen, dass der mineralische Füllstoff die Schwachstelle des Werkstoffs darstellt und zu der niedrigen Schädigungsgrenze führt. Spannungskonzentrationen am Scheitel der Füllstoffpartikel sowie Dehnungsüberhöhungen im Harz zwischen benachbarten Füllstoffpartikeln führen bereits bei geringer Zugbeanspruchung zur Vielfachrissbildung aufgrund eines Grenzflächenversagens zwischen Harz und Füllstoffpartikeln. Neben dem absoluten Füllstoffgehalt haben die Kerngrößenverteilungskurve sowie die damit zusammenhängende spezifische Oberfläche und Packungsdichte der Füllstoffpartikel einen wichtigen Einfluss auf die Lage der Schädigungsgrenze.

Bei statischer und auch bei dynamischer Beanspruchung ist mit dem Beginn der Vielfachrissbildung eine obere Einsatzgrenze gegeben, da mit der Rissbildung ein signifikanter Steifigkeitsverlust, wie auch die Gefahr, dass Medien in den Werkstoff eindringen können, verbunden ist. Die heterogene Mikrostruktur des SMC-Werkstoffs führt zu einer generell starken Streuung aller mechanischen Kennwerte.

Bruchschwingspielzahlen und Restfestigkeiten sind wenig geeignet, das dynamische Verhalten von SMC zu beschreiben, da für das Bruchversagen die Glasfasernetzwerkstruktur verantwortlich ist, für die Lage der praxisrelevanten Schädigungsgrenze jedoch der Beginn der Vielfachrissbildung in der Matrix.

Da SMC-Werkstoffe bei Schwingbeanspruchung einen hohen Steifigkeitsabfall aufweisen können, ist zur ingenieurmäßigen Bewertung des Ermüdungsverhaltens daher nicht die Bruchschwingspielzahl, sondern die Steifigkeitsveränderung heranzuziehen.

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 Volker Altstädt

Volker Altstädt
Institut für Werkstofftechnik
Universität - Gesamthochschule Kassel

Informationen

Freie Schlagwörter: R-SMC, Zusammensetzung, Füllstoff, Vielfachrissbildung, Ermüdungseigenschaften, Hysteresismessungen, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen
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. Helmut Wohlfahrt, Prof. Dr.-Ing. Helmut Schaper
Erscheinungsjahr: 1987
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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