Beschreibung der mehraxialen Kriechphänomene bei Hartschaumstoffen

Erschienen in: KGK - Kautschuk Gummi Kunststoffe - 01-02/2006

Autor: V. A. Kolupaev, A. Kraatz, M. Moneke, A. Bolchoun, Darmstadt

In dieser Arbeit werden die Hartschaumstoffe als homogene und isotrope Materialien betrachtet. Kompressibilität und unterschiedliches Materialverhalten bei Zug und Druck werden bei der Aufstellung der Stoffgleichungen und Versagensbedingungen berücksichtigt. Es wird gezeigt, dass sich das multiaxiale Verhalten von Hartschaumstoffen unter Einbeziehung der dritten Spannungsinvariante hinreichend genau abbilden lässt. Dazu wird ein neues Modell vorgeschlagen, das die Phänomenologie exakt wiedergibt und einige bekannte Modelle beinhaltet. Durch Messergebnisse aus Kriechversuchen für einaxiale Zug- und Druckbeanspruchungen inklusive der Querkontraktion, Torsionsversuchen und Versuchen unter hydrostatischen Belastungen können die freien Werte des Potenzials vollständig bestimmt werden. Hierzu werden durch einfachste Kriterien die fehlenden Bedingungen für die Ermittlung der Materialparameter formuliert. Unterschiedliche Optimierungskriterien werden in diesem Zusammenhang vorgestellt und diskutiert. Vergleiche der numerischen und experimentellen Ergebnisse für Hartschaumstoffe aus Polystyrol (PS) und Polymethacrylimid (PMI) belegen die Anwendbarkeit der hier vorgestellten Methodik.

Modelling the Multi Axial Creep Behaviour of Hard Foams
This paper shows some of the models mainly used to describe the deformation behaviour of hard foams and indicates an extension that seems appropriate to describe the mechanical behaviour under multi axial stress states. This extended potential U3 is able to take the typical mechanical properties of hard foams into account: E.g. the compressibility of polymer hard foams, that means the volume change under hydrostatic tension or hydrostatic compression can be described. Moreover with this potential it is possible to consider different behaviour under compressive and tensile stress states (Strength-Differential-Effect). With an optimization routine the characteristic values of this potential a1, a2, a3, c3 and d3 can be identified from experiments. This theory is based on a strength hypothesis and can be implemented in commercial finiteelement programs. The proposed method leads to an improved mechanical design and as a consequence a reduction of mass of construction parts.

Dieser Artikel ist in deutsch.

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