TY - THES

T1 - Ermüdungsverhalten von kurzglasfaserverstärkten Polymeren für Anwendungen im Automobilbereich unter Zug- und Druckschwellbelastung

AU - Schreibmeier, Michaela

PY - 2005/9/26

Y1 - 2005/9/26

N2 - Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von diskontinuierlich kurzglasfaserverstärkten (kgfv) Polymeren im Zug- und Druckschwellbereich. Dafür wurden zwei verschiedene Matrixwerkstoffe ausgewählt und untersucht. Zum einen wurden ein thermoplastisches Polyphtalamid und zum anderen ein duromeres Phenol-Formaldehyd-Harz verwendet. Für die monotonen Zug- und Druckversuche und fürdie zyklischen Versuche bei verschiedenen Frequenzen (hauptsächlich 10 Hz) wurden verschiedene Prüfkörper (Normprüfkörper, Kurzprüfkörper, CT-Prüfkörper) eingesetzt und bei 23 °C bis 106 Lastwechsel geprüft. Durchdie unterschiedlichen Herstellungstechnologien der einzelnen Prüfkörper ergeben sich resultierende Morphologieunterschiede, welche charakterisiert wurden.Die methodischen Ansätze zur Ermittlung der Werkstoffgesetze differenzieren sich in der Beschreibung des Werkstoffverhaltens vor dem Versagen und bei Versagen. Zur Analyse etwaiger Schädigungsmechanismen vor dem Versagen zufolge Ermüdung werden unter anderem so genannte isozyklische Spannungs-Dehnungs-Diagramme erstellt. Das Werkstoffverhalten bei Versagen wird mittels Wöhler Linien und linear elastischer Bruchmechanik beschrieben. In einer Übertragungsmodellierung wurden die Ergebnisse der Wöhler-Linien und derbruchmechanischen Risswachtumskurve für diese beiden Werkstoffe verglichen, um Erkenntnisse über eine Korrelation der Ergebnisse zu gewinnen.In den monotonen Zug- und Druckversuchen wurden die mechanischen Festigkeitswerte der untersuchten Werkstoffe ermittelt. Diese Ergebnisse wurden als Belastungsniveaus für die zyklischen Versuche herangezogen.Aus den isozyklischen Spannungs-Dehnungs-Diagrammen war durchgängig Zug- bzw. Druckschwellkriechen für beide Werkstoffe mit zunehmender Zykluszahl zu erkennen. Die Ergebnisse aus den Wöhler-Versuchen zeigtenwesentliche Unterschiede für die jeweiligen Prüfkörperkonfigurationen auf. Mittels bruchmechanischer Versuche wurde das unterschiedliche Risswachstumsverhalten bei zyklischer Belastung für die beiden Werkstoffe analysiert.Anhand der rasterelektronischen Aufnahmen konnten Erkenntnisse über die Schädigungsmechanismen zufolge Ermüdung getroffen werden. Zur Übertragungsmodellierung ist zu sagen, dass die Übereinstimmung derErgebnisse nicht zufriedenstellend war. Es werden weitere Untersuchungen zur Feststellung der tatsächlichen Korrelation notwendig sein.

AB - Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von diskontinuierlich kurzglasfaserverstärkten (kgfv) Polymeren im Zug- und Druckschwellbereich. Dafür wurden zwei verschiedene Matrixwerkstoffe ausgewählt und untersucht. Zum einen wurden ein thermoplastisches Polyphtalamid und zum anderen ein duromeres Phenol-Formaldehyd-Harz verwendet. Für die monotonen Zug- und Druckversuche und fürdie zyklischen Versuche bei verschiedenen Frequenzen (hauptsächlich 10 Hz) wurden verschiedene Prüfkörper (Normprüfkörper, Kurzprüfkörper, CT-Prüfkörper) eingesetzt und bei 23 °C bis 106 Lastwechsel geprüft. Durchdie unterschiedlichen Herstellungstechnologien der einzelnen Prüfkörper ergeben sich resultierende Morphologieunterschiede, welche charakterisiert wurden.Die methodischen Ansätze zur Ermittlung der Werkstoffgesetze differenzieren sich in der Beschreibung des Werkstoffverhaltens vor dem Versagen und bei Versagen. Zur Analyse etwaiger Schädigungsmechanismen vor dem Versagen zufolge Ermüdung werden unter anderem so genannte isozyklische Spannungs-Dehnungs-Diagramme erstellt. Das Werkstoffverhalten bei Versagen wird mittels Wöhler Linien und linear elastischer Bruchmechanik beschrieben. In einer Übertragungsmodellierung wurden die Ergebnisse der Wöhler-Linien und derbruchmechanischen Risswachtumskurve für diese beiden Werkstoffe verglichen, um Erkenntnisse über eine Korrelation der Ergebnisse zu gewinnen.In den monotonen Zug- und Druckversuchen wurden die mechanischen Festigkeitswerte der untersuchten Werkstoffe ermittelt. Diese Ergebnisse wurden als Belastungsniveaus für die zyklischen Versuche herangezogen.Aus den isozyklischen Spannungs-Dehnungs-Diagrammen war durchgängig Zug- bzw. Druckschwellkriechen für beide Werkstoffe mit zunehmender Zykluszahl zu erkennen. Die Ergebnisse aus den Wöhler-Versuchen zeigtenwesentliche Unterschiede für die jeweiligen Prüfkörperkonfigurationen auf. Mittels bruchmechanischer Versuche wurde das unterschiedliche Risswachstumsverhalten bei zyklischer Belastung für die beiden Werkstoffe analysiert.Anhand der rasterelektronischen Aufnahmen konnten Erkenntnisse über die Schädigungsmechanismen zufolge Ermüdung getroffen werden. Zur Übertragungsmodellierung ist zu sagen, dass die Übereinstimmung derErgebnisse nicht zufriedenstellend war. Es werden weitere Untersuchungen zur Feststellung der tatsächlichen Korrelation notwendig sein.

KW - Ermüdung

KW - kurzglasfaserverstärkt

KW - Polyphtalamid

KW - Phenol-Formaldehyd-Harz

KW - Wöhler-Diagramme

KW - Isozyklen

KW - Bruchmechanik

KW - Rasterelektronenmikroskopie

KW - DMA

KW - Schwingversuch

KW - FEM

KW - fatigue

KW - short glass fiber reinforced

KW - Polyphtalamide

KW - phenol-formaldehyde-resin

KW - Wöhler

KW - S/N-curves

KW - isocyclic diagrams

KW - fracture mechanics

KW - scanning electron microscope

KW - dynamic mechanical analysis

KW - FEM

M3 - Diplomarbeit

ER -