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DENT-Prüfkörper

Alllgemeines

Die angelsächsische Abkürzung DENT steht für "Double-Edge-Notched Tension" und der DENT-Prüfkörper wird im Deutschen als doppelseitig gekerbter Zugprüfkörper (oder auch beidseitig gekerbter Zugprüfkörper) bezeichnet.

Prüfkörperform

Dent.jpg

Bild 1: Schematische Darstellung des DENT-Prüfkörpers

Abmessungen (nach [1]):
\frac{H}{W} \geq 3

Typische Abmessungen für Kunststoffe [2]:
H = 75 \pm 1 mm
W = 10 \pm 0,5 mm
B = 3 bzw. 4 mm
a = 1 \pm 0,2 mm

Bestimmungsgleichung für den Spannungsintensitätsfaktor [3]

K_I = \frac{F_{max}}{B \cdot W} \cdot f_1(a/W)
K_I = \frac{F_{max}}{B \cdot W} \cdot f_2(a/W)
f_1(a/W) = \sqrt{\pi a} \cdot \frac{1}{1-\frac{2a}{W}} \cdot \sqrt{\frac{1,26+2,18\frac{a}{W\left(\frac12-a\right)}}{1+3,63\frac{a}{W\left(\frac12-a\right)}+5,31\left [\frac{a}{W\left (\frac12 -a\right )}\right]^2}} \!\
f_2(a/W) = \sqrt{\pi a} \cdot \sqrt{\frac{W}{\pi a}\left (tan\frac{\pi a}{W}+0,1 sin\frac{\pi a}{W \cdot \frac12} \right )}

Anwendung

Die Anwendung des DENT-Prüfkörpers erfolgt im quasistatischen Zugversuch vorwiegend für Kunststoffe mit hoher Matrixzähigkeit, aber in den letzten Jahren auch in der Elastomer- und Folienprüfung [2, 4]. Auf Grund von Problemen bei der Einspannung wird in den DENT-Prüfkörpern eine zusätzliche Bohrung zur verbesserten Halterung eingebracht.

Dent-folie.jpg

Bild 2: Schematische Darstellung eines DENT-Prüfkörpers für bruchmechanische Experimente an elastomeren Werkstoffen mit dem instrumentierten Kerbschlagzugversuch

Auswertung

Für die Auswertung von instrumentierten Kerbschlagzugversuchen an Elastomerwerkstoffen, d. h. für die Berechnung von Jd-Werten als Widerstand gegen instabile Risseinleitung und -ausbreitung werden die folgenden Gleichungen (1) und (2) verwendet.

J_d = \frac{\eta \cdot A_{max}}{B \cdot \left (W-a\right )}

mit

Amax Verformungsenergie und
\eta nach [5] in der Form
\eta = -0,06+5,99(a/W)-7,42(a/W)^2+3,29(a/W)^3 \!\

Eine umfangreiche Zusammenstellung von geeigneten Prüfkörpern für bruchmechanische Untersuchungen an Kunststoffen und Verbundwerkstoffen ist in Bruchmechanikprüfkörper enthalten.


Literaturhinweise

[1] Sähn, S., Göldner, H.: Bruch- und Beurteilungskriterien in der Festigkeitslehre. Fachbuchverlag, Leipzig Köln (1993) S. 36, (ISBN 3-343-00854-0; siehe AMK-Büchersammlung unter E 26)
[2] Reincke, K., Grellmann, W.: Instrumentierte Schlagzugprüfung von Elastomeren. In: Frenz, H. und Wehrstedt, A. (Hrsg.): Kennwertermittlung für die Praxis – Tagungsband Werkstoffprüfung 2002. Wiley-VCH, Weinheim (2003) S. 340–344, (ISBN 3-527-30674-9; siehe AMK-Büchersammlung unter M 10)
[3] Richard, H.-A.: Interpolationsformel für Spannungsintensitätsfaktoren VDI-Zeitschrift 121 (1979) 22 - Nov. II 1138–1143
[4] Reincke, K.: Bruchmechanische Bewertung von ungefüllten und gefüllten Elastomerwerkstoffen. Mensch und Buch Verlag (2005), (ISBN 978-3-86664-021-4; siehe AMK-Büchersammlung unter B 1-13)
[5] Anderson, T. L.: Fracture Mechanics. Fundamentals and Applications, 3rd Ed., CRC Press Boca Raton (2005), (ISBN 978-08493-4260-8; siehe AMK-Büchersammlung unter E 8)