Hysteresismessungen an Partikelschäumen : Erstellung eines Modells zur Simulation der Mitteldehnung bei dynamischer Ermüdung

Titelangaben

Keller, Jan-Hendrik:
Hysteresismessungen an Partikelschäumen : Erstellung eines Modells zur Simulation der Mitteldehnung bei dynamischer Ermüdung.
Bayreuth , 2020 . - V, 124 S.
( Dissertation, 2019 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00004847

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Abstract

Partikelschäume bestehen aus vielen miteinander verschweißten Schaumpartikeln. Der Vorteil von Partikelschäumen ist, dass vergleichsweise einfach leichte Formteile mit äußerst komplexer Geometrie hergestellt werden können. Die Dichte der Formteile kann in einem breiten Bereich variiert werden, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Formteile an die jeweilige Anwendung spezifisch angepasst werden können.

Expandiertes Polypropylen (EPP) als teilkristalliner Partikelschaum und expandierbares Polystyrol (EPS) als amorpher Partikelschaum haben zurzeit für Konstruktionsanwendungen die größte Bedeutung und werden in der Praxis häufig statisch belastet. Partikelschäume drängen aber zunehmend in Anwendungsbereiche vor, in denen dynamische
Belastungssituationen über einen langen Zeitraum herrschen. Anwendungsbeispiele aus dem Bereich des Autobaus sind Pralldämpfer, Dachholme und Armlehnen aus EPP.

Die besondere Morphologie der Partikelschäume stellt bei der Vorhersage der mechanischen Eigenschaften von daraus hergestellten Formteilen bei dynamischer Belastung eine Herausforderung dar. Formteile bestehen aus einem komplexen Netzwerk von verschweißten Partikeln und Hohlräumen (sog. Zwickeln). Die mechanischen Eigenschaften des Formteils werden von den individuellen Eigenschaften der Schaumpartikel aber auch maßgeblich durch die Verschweißung der Partikel bestimmt. Individuelle Schaumpartikel bestehen aus Zellstegen und Zellwänden, welche unter dynamischer Belastung ausknicken, sich verbiegen oder brechen können. Eingeschlossenes Zellgas beeinflusst dabei zusätzlich die Steifigkeit der Partikelschäume in Abhängigkeit vom Deformationsgrad sowie von der Belastungsgeschwindigkeit.

Abstract in weiterer Sprache

Bead foams consist of many foamed beads welded together. One advantage of bead foams is that it is comparatively simple to produce light weight parts with complex geometry. The density of these parts can be varied within a wide range, whereby the mechanical properties can be specifically adapted to the particular application.

Expanded polypropylene (EPP), as a partially crystalline bead foam, and expandable polystyrene (EPS), as an amorphous bead foam, are currently the most important construction materials and are often subjected to static loads. Bead foams, however, are increasingly pressing for application areas where dynamic stress situations prevail over a long period of time. Examples are shock absorbers, roof rails and arm rests made from EPP in the car.

The particular morphology of the bead foam is a challenge for the prediction of the mechanical properties under dynamic load. Bead foams consist of a complex network of welded beads and cavities (so-called gussels). The mechanical properties of the molded part are also determined by the individual properties of the foamed beads but also by the welding of the beads. Individual beads consist of cell walls and struts that can buckle, bend or even break under dynamic loading. Enclosed gas thereby also influences the stiffness of the bead as a function of the degree of deformation as well as the deformation rate.