Bruchmechanische Prüfung
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Bruchmechanische Prüfung
siehe auch Bruchmechanik
Allgemeines
Zur Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte für Kunststoffe und Elastomere können unterschiedliche experimentelle Verfahren angewendet werden. Von hoher Bedeutung ist hier die Beanspruchungsgeschwindigkeit bzw. die Art der Beanspruchung (Belastung), weshalb hier in schlagartige, die quasistatische und die zyklische Prüfverfahren untergliedert wird.
Schlagartige Prüfung
- instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch (IKBV)
- instrumentierter Kerbschlagzugversuch (IKZV)
- Instrumentierter Durchstoßversuch (Instrumentierter Fallbolzenversuch (IFV))
Die Durchführung derartiger Experimente erlaubt die Ermittlung geometrieunabhängiger Werkstoffkennwerte (siehe auch Geometriekriterium), die sensitiv auf strukturelle Änderungen im Werkstoff reagieren. Aus diesem Grund finden bruchmechanische Kenngrößen häufig Anwendung bei Fragen der Werkstoffentwicklung und -optimierung.
Die Durchführung des instrumentierten Kerbschlagbiegeversuches und des instrumentierten Durchstoßversuches ist auch unter Temperaturbeanspruchung möglich, was z. B. bezüglich der Festlegung von Werkstoffeinsatzgrenzen über die Ermittlung von Spröd-Zäh-Übergangstemperaturen von großer praktischer Bedeutung ist.
Statische bruchmechanische Prüfung
Zusatzausstattungen wie z. B. Laser-Doppel-Scanner, COD-Technik, Mixed-Mode, optische Dehnfeldmessung ermöglichen die Durchführung quasistatischer Bruchmechanik-Versuche mit handelsüblichen Universalprüfmaschinen.
Prüfung des Ermüdungsbruchverhaltens
Zur quantitativen Beschreibung des Zusammenhanges zwischen der Rissausbreitungsgeschwindigkeit da/dN und der Änderung der bruchmechanischen Kenngrößen ΔJ, ΔK oder ΔT werden Verfahren angewendet, bei denen metallklingengekerbte Prüfkörper einer zyklischen Beanspruchung unterworfen werden. Die Form dieser Beanspruchung (harmonisch, stochastisch...) hängt z. B. vom Einsatz des Werkstoffes ab. Um beispielsweise einen Reifenwerkstoff praxisnah zu charakterisieren, werden hochfrequente Beanspruchungen aufgebracht, denen noch zusätzlich ein Puls nach einem definierten Zeitabstand überlagert wird.
Eine umfassende Literaturanalyse zu bruchmechanischen Kennwerten für Kunststoffe und Faserverstärkte Verbundwerkstoffe unter schlagartiger, quasistatischer und zyklischer Beanspruchung ist in dem Landolt-Börnstein. Band VIII/6A3 (siehe Literaturhinweise) enthalten.
Literaturhinweise
Grellmann, W., Seidler, S.: Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landolt-Börnstein. Volume Band VIII/6A3, Springer Verlag, Berlin (2014), (ISBN 978-3-642-55165-9; siehe AMK-Büchersammlung unter A 16)