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Kurzfaserverstärktes Polyamid — Charakterisierung der Mikroschädigungsentwicklung unter zweiachsiger mechanischer Last

  • In der vorliegen Arbeit wird ein kurzglasfaserverstärktes Polyamid 6 unter zweiachsiger mechanischer Belastung charakterisiert. Die Analyse umfasst das einachsige und zweiachsige Ermüdungsverhalten unter Zug-, Torsions- und Zug-Torsionslast sowie die dabei auftretende charakteristische Mikroschädigungsentwicklung. Zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens unter zweiachsiger Axial-Torsionslast kann das auf Ermüdungslasten angepasste, nicht-differenzierende Tsai-Hill-Kriterium angewendet werden. Die Mikroschädigungsanalyse erfolgt begleitend zu den mechanischen Belastungsversuchen mit der zerstörungsfreien Prüfmethode der Röntgenrefraktionsanalyse. Durch fraktographische Analysen des Werkstoffes wird das qualitative Auftreten der im Modell angenommenen Schädigungsmechanismen abgesichert. Prinzipiell ist die Mikroschädigung kurzfaserverstärkter Werkstoffe durch Faser-Matrix-Ablösungen beziehungsweise Faserbrüche und Matrix-Mikrorissbildung geprägt. Abhängig vonIn der vorliegen Arbeit wird ein kurzglasfaserverstärktes Polyamid 6 unter zweiachsiger mechanischer Belastung charakterisiert. Die Analyse umfasst das einachsige und zweiachsige Ermüdungsverhalten unter Zug-, Torsions- und Zug-Torsionslast sowie die dabei auftretende charakteristische Mikroschädigungsentwicklung. Zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens unter zweiachsiger Axial-Torsionslast kann das auf Ermüdungslasten angepasste, nicht-differenzierende Tsai-Hill-Kriterium angewendet werden. Die Mikroschädigungsanalyse erfolgt begleitend zu den mechanischen Belastungsversuchen mit der zerstörungsfreien Prüfmethode der Röntgenrefraktionsanalyse. Durch fraktographische Analysen des Werkstoffes wird das qualitative Auftreten der im Modell angenommenen Schädigungsmechanismen abgesichert. Prinzipiell ist die Mikroschädigung kurzfaserverstärkter Werkstoffe durch Faser-Matrix-Ablösungen beziehungsweise Faserbrüche und Matrix-Mikrorissbildung geprägt. Abhängig von Faserlängenkonfiguration sowie Belastungsart und -richtung ändert sich das Auftreten beziehungsweise die quantitative Ausprägung der einzelnen Mechanismen. So tritt Matrix-Mikrorissbildung lediglich im Zusammenhang mit Zuglasten auf, während Faser-Matrix-Ablösungen unabhängig von der Belastungsart im geschädigten Werkstoff vorliegen. Die Mikroschädigungsmechanismen Faser-Matrix-Ablösung und Matrix-Mikrorissbildung korrelieren linear mit den nichtlinearelastischen Verzerrungen unter statischen und schwellenden Ermüdungslasten (R = 0;1).zeige mehrzeige weniger
  • In the present thesis a polyamide 6, reinforced with short glass fibres, under biaxial mechanical loading is characterised. The analysis comprises the general uni- and biaxial fatigue behaviour as well as the evolution of micro damage. The fatigue behaviour of the biaxially loaded samples is described by the non-differentiating criterion of Tsai and Hill, which is adapted to fatigue loadings. Test-related analysis of micro damage by the non-destructive method of X-ray-refraction Analysis is carried out. The qualitative presence of the micro damage mechanisms supposed by the model is ensured by fractographic analysis. Generally, the micro damage of short fibre reinforced thermoplastics is characterised by debonding between fibres and matrix, fracture of fibres and micro cracking in the matrix material. Dependent on the characteristic load the presence as well as the quantity of the particular mechanism changes. Thus, matrix-micro-cracking only appears in context with axial loading.In the present thesis a polyamide 6, reinforced with short glass fibres, under biaxial mechanical loading is characterised. The analysis comprises the general uni- and biaxial fatigue behaviour as well as the evolution of micro damage. The fatigue behaviour of the biaxially loaded samples is described by the non-differentiating criterion of Tsai and Hill, which is adapted to fatigue loadings. Test-related analysis of micro damage by the non-destructive method of X-ray-refraction Analysis is carried out. The qualitative presence of the micro damage mechanisms supposed by the model is ensured by fractographic analysis. Generally, the micro damage of short fibre reinforced thermoplastics is characterised by debonding between fibres and matrix, fracture of fibres and micro cracking in the matrix material. Dependent on the characteristic load the presence as well as the quantity of the particular mechanism changes. Thus, matrix-micro-cracking only appears in context with axial loading. In contrast, debonding between fibre and matrix appears in the damaged material, Independent from the type of loading. The mechanisms of micro-damage, fibre-matrix-debonding and matrix-micro-cracking show a linear correlation to non-linear-elastic strains under static and fatigue loading (R = 0:1).zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Karoline Lenke
Dokumenttyp:Dissertation
Veröffentlichungsform:Eigenverlag BAM
Schriftenreihe (Bandnummer):BAM Dissertationsreihe (141)
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2016
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.0 Abteilungsleitung und andere
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Titel verleihende Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät III − Prozesswissenschaften
Gutachter/innen:M. H. Wagner, Volker Trappe
Datum der Abschlussprüfung:26.11.2015
Verlag:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlagsort:Berlin
Jahrgang/Band:141
Erste Seite:1
Letzte Seite:189
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Ermüdungsverhalten; Kurzfaserverstärkung; Schädigungsentwicklung; Thermoplaste; zerstörungsfreie Prüfung
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialien und Stoffe
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-354498
ISSN:1613-4249
ISBN:978-3-9817502-2-5
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoAllgemeines Deutsches Urheberrecht
Datum der Freischaltung:09.03.2016
Jahr der Fertigstellung:2016
Referierte Publikation:Nein