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ENF-Prüfkörper

Allgemeines

Die angelsächsische Abkürzung ENF steht für "End-Notched Flexure".

Der ENF-Prüfkörper wird zur Bestimmung der interlaminaren Risszähigkeiten von Mode II-Belastung verwendet. Als bruchmechanische Kenngröße wird eine kritische Energiefreisetzungsrate in ebener Dehnung ermittelt. Es wird eine Scherbeanspruchung ohne große Reibung zwischen den Oberflächen eines Risses vorausgesetzt. Schubspannungen und -dehnungen vor der Rissspitze (siehe auch Rissöffnung) können Einfluss auf die Berechnung der Energiefreisetzungsrate haben.

Prüfkörperform

Enf.jpg

Bild 1: Schematische Darstellung des ENF-Prüfkörpers

Bestimmungsgleichung

Zur Berechnung der Energiefreisetzungsrate GIIc für EDZ gilt die Gleichung

mit:

a Risslänge
F Versagenskraft (Fmax)
Cb Nachgiebigkeit des Prüfkörpers bei F
W Prüfkörperbreite
L Abstand zwischen Druckfinne und Auflage

Als konservative Abschätzung der Nachgiebigkeit ist in vielen Fällen die einfache Balkentheorie ausreichend; der Versuch wird mit einer Dreipunktbiegevorrichtung und einem definierten Anfangsriss von 25 mm durchgeführt.

Enf jis.jpg

Bild 2: ENF-Prüfkörper im unbelasteten und belasteten Zustand nach JIS K 7086

Die Nachgiebigkeit kann experimentell bestimmt oder berechnet werden nach

mit:

E Biegemodul in axialer Richtung
d halbe Balkenhöhe
f Durchbiegung
L halber Auflagerabstand

Durch Einsetzen dieser Gleichungen erhält man eine berechnete Energiefreisetzungsrate

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


Literaturhinweise

  • Carlsson, L. A., Pipes, R. B.: Hochleistungsverbundwerkstoffe, B. G. Teubner, Stuttgart (1989)
  • Valisetly, R. R., Chamis, C. C.: ASTM STP 972 (1988) 41–72 (Composite Materials. Testing and Design / Eighth Conference)
  • Russel, A. J., Street, K. N.: Moisture and Temperature Effects on the Mixed Mode Delamination. Fracture of Unidirectional Graphite / Epoxy. Delamination and Deponding of Materials, ASTM STP 876 (1985) 349
  • Hodgkinson, J. M. (Ed.): Mechanical Testing of Advanced Fibre Composites, Woodhead Publishing, Cambridge (2000)
  • Altstädt, V.: Prüfung von Verbundwerkstoffen. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 582/583 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)