On the Modelling of the Viscoelastic Behaviour of Elastomers Based on Irreversible Thermodynamics

Erschienen in: KGK - Kautschuk Gummi Kunststoffe - 03/2009

Autor: J. Peters, V. Wollesen, O. von Estorff, Hamburg, M. Achenbach, Bietigheim-Bissingen

The thermo-viscoelastic behaviour of elastomeric materials can be modeled within the framework of irreversible thermodynamics. Compared to thermostatics the state space is enlarged by socalled internal variables. These additional independent variables are to describe the deviation from equilibrium. Their evolution has to be described by suitable constitutive equations. To motivate the necessity of incorporating viscoelastic behaviour into material models, a rarely used example is chosen: a cooling experiment under constant mechanical deformation. The general procedure for deriving constitutive equations for the one-dimensional case is presented. The determination of the material parameters is discussed. Experimental and numerical data are compared.

Zur Modellierung des viskoelastischen Materialverhaltens elastomerer Werksoffe mit Methoden der irreversiblen Thermodynamic
Das thermo-viskoelastische Materialverhalten elastomerer Werkstoffe kann mit Methoden der irreversiblen Thermodynamik modelliert werden. Im Vergleich zu Methoden der Thermostatik werden hier weitere Zustandsvariable, so genannte innere Variable, eingeführt. Mit diesen zusätzlichen Variablen soll die Abweichung vom Gleichgewicht beschrieben werden. Ihre zeitliche Entwicklung wird durch Evolutionsgleichungen bestimmt. Die Notwendigkeit der Berücksichtigung der viskoelastischen Eigenschaften wird anhand eines üblicherweise nicht verwendeten Beispiels, eines Abkühlexperimentes unter konstanter mechanischer Belastung, herausgestellt. Das generelle Vorgehen bei der Ableitung der beschreibenden Gleichungen wird für den eindimensionalen Fall dargestellt. Auf die Bestimmung der Materialparameter wird eingegangen. Experimentelle und numerische Daten werden gegenübergestellt.

Dieser Artikel ist in englisch.

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