Accelerated prediction of the long-term strength behaviour of thermoplastic materials

Titel in Übersetzung: Beschleunigte Vorhersage der Langzeitfestigkeit von thermoplastischen Materialen

Jessica Hinczica

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

304 Downloads (Pure)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Methode modifiziert, um das Langzeitverhalten von thermoplastischen Materialien vorherzusagen. Die Methode basiert auf dem SRCR-Test, der für spröde Materialien entwickelt wurde und auf zähe Materialien übertragen werden soll. Dazu wurden monotone Tests unter verschiedenen Belastungsraten bei Raumtemperatur als auch bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Diese Versuche wurden bei verschiedenen spezifischen Referenzspannungen und Spannungsraten durchgeführt. Durch Variation der Spannungsraten (von hoch bis niedrig) kann die Zeit bis zum Versagen auf eine Spannungsrate von 0 MPa/s extrapoliert werden, was einem statischen Versuch bei der spezifischen Referenzspannung entspricht. Für die Auswertung wurde ein konservativer Ansatz gewählt, bei dem das Fließen als Totalversagen betrachtet wird. Die Extrapolation wurde unter Verwendung der ermittelten Fließspannungen und der entsprechenden Zeit bis zum Auftreten der Fließspannung ausgewertet. Außerdem wurde die lineare Abhängigkeit des Versagensverhaltens (in diesem Fall die Fließspannung) von der Spannungsrate und der Temperatur bestimmt, um eine Extrapolation des Versagensverhaltens zu ermöglichen. Diese lineare Abhängigkeit ist für alle Werkstoffe gegeben, die Fließspannung steigt mit zunehmender Spannungsrate, eine lineare Regression kann durchgeführt werden. Die Modifizierung wurde an vier konventionellen Rohrmaterialien durchgeführt - einem Polyamid 12 (PA12) mit einer minimal erforderlichen Festigkeit (MRS) von 18 MPa und drei high density Polyethylen (HDPE), MRS = 10MPa. Für eine beschleunigte Vorhersage wurden zusätzliche Messungen bei T = 80°C durchgeführt. Der modifizierte SRCR-Test hat ein hohes Potenzial für die Vorhersage der Langzeitfestigkeit von thermoplastischen Materialien. Aufgrund experimenteller Bedingungen (Temperatur und Spannungsrate) ist es schwierig, die Fließspannung zu bestimmen, so dass diese Methode ihre Grenzen in der Auswertung hat, insbesondere bei der Auswertung bei hohen Temperaturen und bei niedrigen Belastungsraten. Die Grenzen traten speziell bei PA12 auf, die Spannungsrate sollte ≥ 0,001 MPa/s und die Temperatur <80°C betragen, um eine Auswertung nach dieser Methode zu ermöglichen. Statische Langzeitmessungen (z.B. Kriechversuche) können die Genauigkeit der beschleunigten Vorhersage zusätzlich unterstützen.
Titel in ÜbersetzungBeschleunigte Vorhersage der Langzeitfestigkeit von thermoplastischen Materialen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pinter, Gerald, Betreuer (intern)
  • Messiha, Mario, Betreuer (extern)
  • Pilz, Gerald, Mitbetreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • SRCR
  • Rohrtypen
  • Fließprozesse
  • Polyamid
  • Polyethylen

Dieses zitieren