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Analyse der Schädigungsprozesse in einem kurzglasfaserverstärkten Polyamid unter mechanischer Belastung mittels Röntgenrefraktometrie, Bruchmechanik und Fraktografie

  • In der vorliegenden Arbeit wird das Schädigungsverhalten eines kurzglasfaserverstärkten Polyamids analysiert. Die Mikrorissschädigung wird mittels Röntgenrefraktionsanalyse für verschiedene mechanische Betriebsbelastungen untersucht. Dabei werden Möglichkeiten und Grenzen der Röntgenrefraktionsanalyse für kurzglasfaserverstärkte Polyamide herausgearbeitet. Insbesondere werden der Einfluss der Faserorientierungsverteilung und der Einfluss der Schädigungsmechanismen auf die Röntgenrefraktionsanalyse und deren Ergebnisinterpretation betrachtet. Die Methode ermöglicht eine quantitative und phänomenologisch basierte Mikrorissschädigungscharakterisierung. Für den untersuchten Werkstoff tritt Mikrorissschädigung in Form von Faser-Matrix-Ablösung und Matrixrissbildung auf. Die Schädigungshöhe korreliert linear mit dem nichtlinear elastischen Dehnungsanteil und ist abhängig von der Art der Betriebsbelastung. Eine Feuchtigkeitsaufnahme des Werkstoffs kann das MikrorissschädigungsverhaltenIn der vorliegenden Arbeit wird das Schädigungsverhalten eines kurzglasfaserverstärkten Polyamids analysiert. Die Mikrorissschädigung wird mittels Röntgenrefraktionsanalyse für verschiedene mechanische Betriebsbelastungen untersucht. Dabei werden Möglichkeiten und Grenzen der Röntgenrefraktionsanalyse für kurzglasfaserverstärkte Polyamide herausgearbeitet. Insbesondere werden der Einfluss der Faserorientierungsverteilung und der Einfluss der Schädigungsmechanismen auf die Röntgenrefraktionsanalyse und deren Ergebnisinterpretation betrachtet. Die Methode ermöglicht eine quantitative und phänomenologisch basierte Mikrorissschädigungscharakterisierung. Für den untersuchten Werkstoff tritt Mikrorissschädigung in Form von Faser-Matrix-Ablösung und Matrixrissbildung auf. Die Schädigungshöhe korreliert linear mit dem nichtlinear elastischen Dehnungsanteil und ist abhängig von der Art der Betriebsbelastung. Eine Feuchtigkeitsaufnahme des Werkstoffs kann das Mikrorissschädigungsverhalten deutlich beeinflussen. Die Schädigung durch Mikrorissbildung tritt vorrangig unter Zugbelastungen auf. Die Makroschädigung durch Einzelrissfortschritt wird in Abhängigkeit der Faserorientierung und des Feuchtegehalts in einem automatisierten Versuch charakterisiert. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse wird ein empirisches Berechnungsmodell erstellt. Die Untersuchungen des Mikro- und Makroschädigungsverhaltens werden fraktografisch begleitet, um die in den Modellvorstellungen vorausgesetzten Schädigungs- und Versagensmechanismen abzusichern.zeige mehrzeige weniger
  • This thesis presents an analysis of the damage behaviour in a short glass fibre reinforced polyamide. The micro cracking is investigated by X-ray refraction technique under various, mechanical in-service loadings. In this context, potentials and limits of X-ray refraction analysis for short glass fibre reinforced polyamides are compiled. In particular the influence of fibre orientation and the influence of damage mechanisms are examined according to the X-ray refraction analysis and its interpretation. The method offers a quantitative and phenomenological based characterisation of micro crack damage. For the investigated material micro crack damage emerges as fibre matrix debonding and matrix micro cracking. The state of damage correlates with a nonlinear strain portion in a linear manner and depends on the kind of loading. Absorption of moisture in the material may influence significantly the micro crack damage behaviour. Damage of micro cracking appears preferentially underThis thesis presents an analysis of the damage behaviour in a short glass fibre reinforced polyamide. The micro cracking is investigated by X-ray refraction technique under various, mechanical in-service loadings. In this context, potentials and limits of X-ray refraction analysis for short glass fibre reinforced polyamides are compiled. In particular the influence of fibre orientation and the influence of damage mechanisms are examined according to the X-ray refraction analysis and its interpretation. The method offers a quantitative and phenomenological based characterisation of micro crack damage. For the investigated material micro crack damage emerges as fibre matrix debonding and matrix micro cracking. The state of damage correlates with a nonlinear strain portion in a linear manner and depends on the kind of loading. Absorption of moisture in the material may influence significantly the micro crack damage behaviour. Damage of micro cracking appears preferentially under tension. The macro damage due to propagation of a single crack is characterised in an automated test setup, considering the fibre orientation and content of moisture. Based on the findings an empirical assessment approach is developed. The investigations of the micro and macro damage behaviour are accompanied by fractography, in order to support the model assumptions according to damage and fracture mechanisms.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Stephan Günzel
Dokumenttyp:Dissertation
Veröffentlichungsform:Eigenverlag BAM
Schriftenreihe (Bandnummer):BAM Dissertationsreihe (97)
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2013
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.3 Mechanik der Polymerwerkstoffe
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Titel verleihende Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät III − Prozesswissenschaften
Gutachter/innen:Manfred H. Wagner, Volker Trappe
Datum der Abschlussprüfung:08.11.2012
Verlag:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlagsort:Berlin
Jahrgang/Band:97
Erste Seite:1
Letzte Seite:188
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Betriebsfestigkeit; Kunststoff; Schädigung; faserverstärkt; zerstörungsfrei
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-617
ISSN:1613-4249
ISBN:978-3-9815360-4-1
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoAllgemeines Deutsches Urheberrecht
Datum der Freischaltung:23.01.2015
Referierte Publikation:Nein