Projekt

Die angewandte FM-Methode zur Beschreibung des Alterungsprozesses ist prinzipiell für alle Elastomerbauteile geeignet. Die gewonnenen Erkenntnisse zu Schadenshypothesen und über die Weiterreißenergie als universelle Schädigungsgröße, können ebenfalls in der Konstruktionsphase zu einer genaueren Abschätzung der Gebrauchsdauer von Elastomerbauteilen führen.

Um Elastomerbauteile ausfallsicherer zu gestalten, ist ein umfangreicheres Verständnis der thermischen und mechanischen Alterungs- und Ermüdungsmechanismen erforderlich. Dann kann eine aussagekräftige Abschätzung der Lebensdauer während der Konstruktionsphase erfolgen.
Im Rahmen eines Verbundvorhabens sollten anhand chemischer und mechanischer Analysen die Auswirkungen fortschreitender Alterung auf die mechanischen Eigenschaften von Elastomeren aufgeklärt werden. Arbeitsschwerpunkte dieses Teilprojektes waren die mathematische Beschreibung der mechanischen Auswirkungen der Alterungsmechanismen für mehrachsige Belastungen und die Identifikation einer geeigneten Schädigungsgröße zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens.

Ergebnisse:

• Die Messung der Alterungswirkung von Elastomeren erfolgte mit Hilfe der kontinuierlichen und diskontinuierlichen Spannungsrelaxation an einfachen Probekörpern. Die mehrachsige kontinuumsmechanische Formulierung dieser Vorgänge stellte die Grundlage zur Implementierung des erarbeiteten Alterungsmodells in den FEM(Finite-Elemente-Methode)-Solver von ABAQUS dar. Damit war es erstmals möglich, die Auswirkungen der Alterungsprozesse auf das Bauteilverhalten, im speziellen das Langzeitrelaxations- und Langzeitkriechverhalten zu simulieren.
• Die Ermittlung geeigneter Schädigungsparameter erfolgte mittels der FEM, anhand eines realistischen Materialmodells. Die Weiterreißenergie erwies sich als maßgebliche Größe, um kritische Bereiche im Bauteil auffinden zu können. Sie kann zukünftig für die Auslegung von Bauteilen und die Bewertung ihrer Ermüdungseigenschaften eingesetzt werden, wie z.B. Spannungen, Dehnungen, Energiedichte und ähnliches.