Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von Duromeren in Bezug auf deren thermomechanische Kennwerte

Eggers, A.; Ziegmann, G. GND

In zahlreichen Anwendungen von faserverstärkten Kunststoffen als Strukturelemente sind diese mit einer konstanten Last beaufschlagt. Beispiele hierfür sind Flanschverbindungselemente, unterirdische Rohrleitungen oder Bauwerke wie Brücken oder Überdachungen. In diesen Fällen ist das viskoelastische Verhalten der Materialien von entscheidender Bedeutung. Das heißt, so lange die Struktur einer konstanten Spannung ausgesetzt ist, wird die Dehnung mit der Zeit zunehmen; das Material kriecht. Der Verlauf der Kriechnachgiebigkeit über der Zeit ist charakteristisch für ein Material. Jedoch ist die Charakterisierung ein Echtzeittest, der mehrere Jahre in Anspruch nehmen kann. Modelle zur Extrapolation oder Superposition von beschleunigten Tests liefern bis jetzt noch nicht die benötigte Genauigkeit. Dementsprechend ist ein besseres Verständnis und damit einhergehende Modellierung des viskoelastischen Verhaltens von Faserverbundkunststoffen notwendig, um der Industrie einen einfachen, beschleunigten Zugang zu den benötigten Kennwerten zu ermöglichen. Unter der Annahme, dass bei Faserverbundwerkstoffen die Faserkomponente nicht signifikant kriecht, ist die für das Kriechen verantwortliche Komponente für diese Werkstoffklasse die duromere Matrix. Daher wird in dieser Arbeit das viskoelastische Verhalten von Duromeren mithilfe eines Kriechtests in 3-Punkt-Biegung analysiert. Es wurden drei Epoxidharzsysteme mit Aminhärter ausgewählt, die sich in ihrer Glasübergangstemperatur und den mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Zahlreiche Kriechversuche mit verschiedenen Belastungszeiten wurden durchgeführt und semiempirische und empirische Modelle, z.B. Kelvin-Voigt-Modell oder Findley-Modell, bezüglich ihrer Abbildungsgenauigkeit und Extrapolationsfähigkeit evaluiert. Aufbauend auf dieser Grundlage wird abschließend die Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von den thermomechanischen Kennwerten im Detail diskutiert und relevante Korrelationen gezogen.

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Eggers, A. / Ziegmann, G.: Abhängigkeit der viskoelastischen Eigenschaften von Duromeren in Bezug auf deren thermomechanische Kennwerte. Düren 2021. Shaker.

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