Thermo-mechanische Einsatzgrenzen von Kunststoffen

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Claus Dallner

Kurzfassung

Es werden Methoden zur Ermittlung thermischer Einsatzgrenzen unter statischer und dynamischer Belastung vergleichend vorgestellt. Zur Ermittlung von thermischen Einsatzgrenzen unter langzeitiger statischer Belastung werden Modelle entwickelt, um auf Grundlage vergleichweise kurzzeitiger Kriechversuche das langzeitige Verformungsverhalten bis in den Bereich der nicht-linearen Viskoelastizität zeit-, spannungs- und temperaturabhängig in geschlossener Form zu beschreiben und die Gesamtverformung in einen elastischen, viskosen und relaxierenden Anteil zu trennen. Als Kriterium für eine thermische Einsatzgrenze wird dabei eine zulässige Dehnung angenommen. Dieser Vorgehensweise wird die weit verbreitete Methode gegenübergestellt, thermische Einsatzgrenzen als Beginn des Abfalls des temperaturabhängigen Schubmoduls aus dem DMA-Versuch zu bestimmen. Mit Hilfe einer DMA für höhere Belastungen wird der Einfluss der Höhe der Belastung mit erfasst. Es wird gezeigt, dass übliche Niedriglast-DMA-Versuche im Bereich der linearen Viskoelastizität zu deutlich optimistischen thermischen Belastungsgrenzen führen. Die Gründe hierfür werden analysiert und richtige Abschätzungen vorgeschlagen.

Abstract

Methods for the determination of thermal application limits under static and dynamic loads are presented and compared. For the determination of thermal application limits at long term static load models are developed to describe the long term deformation behaviour time-, temperature- and stress dependent up to the region of non-linear viscoelasticity in a closed form based on comparatively short creep measurements. As a criterion for thermal application limits a critical strain is applied. To this approach the commonly used methods to determine thermal application limits from shear modulus curves from DMA-measurements is compared. By employing a heavy duty DMA dynamic loads up to the non-linear region can be applied to specimen and this deviating curve progressions can be determined and compared to tensile tests. It is shown that commonly used DMA-measurements in the range of linear viscoelasticity result in optimistic application limits. The reasons are analyzed and improved estimations are suggested.

130 Seiten
ISBN 3-931864-27

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Lydia Lanzl, M.Sc.

 

 

 


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