Betriebsfestigkeit

Schädigungsmechanismen von Elastomerbauteilen

Im Rahmen des BMWi geförderten Projektes „Elasto-Opt II“ – Erfassung, Simulation und Bewertung der thermomechanischen Schädigungsmechanismen von Elastomerbauteilen unter dynamischen mechanischen Beanspruchungen – untersucht das Fachgebiet SAM das komplexe Materialverhalten von Elastomeren.

Bei höher frequenten Belastungen ist eine schnelle Erwärmung des Materials zu erkennen, welche sich auf die Materialeigenschaften und folglich auf die Lebensdauer bei Schwingbeanspruchungen auswirkt. Im vorangegangenen Projekt „Elasto-Opt“ (IGF-Vorhaben 400 ZN) wurde ein thermoviskoelastisches Materialmodell entwickelt, welches bidirektional gekoppelt das mechanische und thermische Materialverhalten wiedergibt.

Bild: Fachgebiet SAM

Mit diesem können die Erwärmungen des Materials durch mechanische Beanspruchungen mittels Finiter-Elemente-Simulation (FE) berechnet werden, wobei sich das mechanische Verhalten je nach vorherrschender Temperatur verändern kann.

Im Anschlussprojekt sollen nun die bisher entwickelten Werkzeuge verfeinert und für die praktische Anwendung vorbereitet werden. Das in Elasto-Opt vorgeschlagene Konzept zur temperaturabhängigen Lebensdaueranalyse wird hierfür an weiteren Elastomermischungen auf Naturkautschukbasis erprobt und die einzelnen Module gegebenenfalls weiter modifiziert. Letztendlich werden die Möglichkeiten und die Grenzen des Konzepts ermittelt und dargestellt. Daraus folgend wird eine Anwendungsempfehlung erarbeitet.

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