Micro-Mechanical Modelling of Heterogeneous Polypropylene Compounds

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Autoren

Abstract

Die wichtigsten Zielsetzungen dieser Dissertation sind die Validierung der Palmyra Software Methode zur Berechnung der linearen makroskopischen Mechanik und der linearen Thermo-Mechanik von Partikel verstärkten Polypropylen Homopolymer PP(H) basierenden Composite Systemen, sowie die Verifizierung der Einflussgrößen maßgeblicher Modellierungsparameter auf die Berechnungsergebnisse. Die Validierung der Simulationsmethode erfolgte durch verifizierte Berechnungsgenauigkeiten der gemessenen makroskopischen Composite-Eigenschaften. Experimentell ermittelte Eigenschaften der Composite-Bestandteile sowie deren innere Strukturen wurden zunächst mit den Messergebnissen der makroskopischen Mechanik korreliert. Dabei zeigte sich, dass insbesondere die unterschiedlichen spezifischen Oberflächen der eingesetzten Partikel (Glasskugeln, Talkum) einen maßgeblichen Anteil an der verstärkenden Wirkung dieser haben. Diese Erkenntnisse konsequent in der Modellierung von Einheitszellen der Composite Mikrostruktur angewandt, bestätigen, dass im Sinne der Berechnungsgenauigkeit die Partikeloberflächen auch entsprechend genau in den Finite Element Modellen abgebildet werden müssen. Im Gegensatz dazu konnte nachgewiesen werden, dass die Anordnung der Partikel in Multi-Inclusion Composite Referenz Volumenmodellen die Berechnungsergebnisse nicht signifikant beeinflussen. Die Eignung der Palmyra Software Methode zur Berechnung der linearen Composite-Mechanik und der linearen Thermo-Mechanik wurde schlussendlich durch die Anzahl der Berechnungen und die erzielten Genauigkeiten (5%) validiert. Weiters wurde eine erweiterte Simulations-Methode diskutiert, welche zuverlässig Aufschlüsse über irreversible stattfindende Versagensmechanismen der nichtlinearen Composite-Mechanik bietet. Anhand eines mit Glasskugeln verstärkten PP(H) konnte indirekt durch den Vergleich mit einer Messkurve ein kritischer makroskopischer Spannungszustand detektiert werden, bei dem die innere Struktur des Composite-Werkstoffes im Bereich der Partikel-Grenzschicht versagt.

Details

Titel in ÜbersetzungMikromechanische Modellierung von heterogenen Polypropylen Compounds
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Lang, Reinhold, Beurteiler A (intern)
  • Altstädt, Volker, Beurteiler B (extern), Externe Person
StatusVeröffentlicht - 2008