Modellierung quellungsbedingter Spannungen in PMMA mittels FEM unter Berücksichtigung von Sorptionsisothermen
Schriftenreihe LBF-Berichte, Band FB-250
Guru Geertz
Hrsg.: Fraunhofer LBF
2017, 160 S., zahlr. Abb. und Tab., Softcover
Dresden, TU, Diss., 2017
Fraunhofer Verlag
ISBN 978-3-8396-1250-7

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Inhalt
Ein verbesserter Festigkeitsnachweis für Kunststoffkomponenten wird angestrebt, der umgebungsbedingte Einflüsse auf die Beanspruchbarkeit und auf die Beanspruchungen unter Berücksichtigung ihrer Geometrie abbildet, und zwar von Beginn des Entwicklungsprozesses an. Das Werkstoffverhalten eines Modellsystems (PMMA unter dem Einfluss von Umgebungsfeuchte bei Raumtemperatur) wird in Diffusionsexperimenten und mechanischen Prüfungen untersucht. Das Sorptionsverhalten des Modellsystems wird mit dem Dual-Stage-Modell beschrieben, woraus lineare quellungsbedingte Ausdehnungskoeffizienten folgen. Das auf diese Weise parametrisierte Werkstoffverhalten dient als Eingangsdaten für gekoppelte Computersimulationen der mechanischen Spannungen in einer dünnen PMMA-Platte, die durch das Zusammenspiel zwischen Diffusion, Weichmachung und Quellung bzw. Schwindung entstehen (isotherm). Experimentelle Spannungszustände durch überlagerte Trocknung und Drei-Punkt-Biegung bestätigen die Größenordnung simulierter Trocknungsspannungen. Abschließend wird die entwickelte Methodik in einer Fallstudie zur Ermittlung von Quellspannungen in Platten aus einem Epoxid- und einem Acrylharz eingesetzt.

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