Vergleich biaxialer Versuchsmethoden zur Festigkeitsmessung von Keramiken

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

546 Downloads (Pure)

Abstract

Für die Entwicklung und Verbesserung keramischer Werkstoffe ist die Ermittlung der Festigkeit essenziell. Oft liegt Material in Form von dünnen Scheiben oder Platten vor. In diesen Fällen bietet es sich an, die Festigkeit direkt an diesen Kör-pern mithilfe von biaxialen Versuchen zu bestimmen. Zu diesen Versuchen zählen der Ball-on-Three-Balls-Versuch (B3B), der Piston-on-Three-Balls-Versuch (P3B) und der Ring-on-Ring-Versuch (RoR). In dieser Arbeit wurden solche Versuche an Scheiben aus Aluminiumoxid und quadratischen Platten aus einer LTC-Keramik durchgeführt und die Ergebnisse auf Basis der Weibulltheorie miteinander verglichen. Der Einfluss von verschiede-nen Zwischenschichten (Teflon, Gummi), die zur Reduktion der Reibung empfoh-len werden, wurde evaluiert. Unterstützend wurden Finite-Elemente-Berechnungen (FEM) in ANSYS® für den RoR-Versuch an scheibenförmigen Aluminiumoxid-Proben durchgeführt, um die Effekte von möglichen Abweichungen von den Idealbedingungen zu analysieren. Es wurden der Einfluss der Reibung zwischen den Auflagern und der Probe und die Auswirkungen von Unregelmäßigkeiten in der Krafteinleitung auf die maximal auftretenden Spannungen untersucht. Die Experimente zeigten, dass mit allen drei Versuchstypen korrespondierende Festigkeitswerte gemessen werden können. Im RoR-Versuch müssen dazu jedenfalls auf der Zug– und Druckseite Zwischenschichten verwendet werden. Im Fall von niedrigen Bruchkräften ist Teflonfolie geeignet, bei hohen Bruchkräften wird Gummi empfohlen, da die Teflonfolie unter diesen Bedingungen reißt. Ohne Verwendung von ausgleichenden Zwischenschichten wird die Festigkeit mit RoR-Versuchen unterschätzt. Wie die FEM-Berechnungen zeigen konnten, kann dieser Effekt nicht durch eine Änderung der Reibungsbedingungen, sondern durch eine ungleichmäßige Belastung über den Umfang des Lastringes erklärt werden.
Titel in ÜbersetzungComparison of biaxial strength test methods for ceramics
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Lube, Tanja, Betreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • Biaxiale Versuche
  • Finite Elemente Methode
  • Aluminiumoxid
  • LTC-Keramik

Dieses zitieren