Scherbandbildung - Versionsgeschichte

Posch am 14. Mai 2020 um 12:43 Uhr

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	\|Michler G. H.: Kunststoff-Mikromechanik – Morphologie, Deformations- und Bruchmechanismen von polymeren Werkstoffen. Carl Hanser Verlag, München Wien (1992), (ISBN 3-446-17068-5; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 4)		\|[[Michler,_Goerg_Hannes\|Michler G. H.]]: Kunststoff-Mikromechanik – Morphologie, Deformations- und Bruchmechanismen von polymeren Werkstoffen. Carl Hanser Verlag, München Wien (1992), (ISBN 3-446-17068-5; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 4)
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	[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]][[Kategorie:Deformation]]		[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]][[Kategorie:Deformation]]

Oluschinski am 13. August 2019 um 07:54 Uhr

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	\|Grellmann W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag München (2015) 3. Auflage, S. 146, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag München (2015) 3. Auflage, S. 146, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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Reincke am 16. Februar 2018 um 15:06 Uhr

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	* bei T/T<sub>g</sub> > 0,75 diffuse Scherdeformationszonen.		* bei T/T<sub>g</sub> > 0,75 diffuse Scherdeformationszonen.

	Zahlreiche [[Kunststoffe]], wie Polyvinylchlorid ([[Kurzzeichen]]: PVC), Polystyrol ([[Kurzzeichen]]: PS), Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) und Polytetrafluorethylen ([[Kurzzeichen]]: PTFE), weisen bei Belastung im [[Zugversuch]] eine kleinere [[Streckspannung\|Fließspannung]] auf als bei Druckbeanspruchungen. In diesen beiden uniaxialen Beanspruchungsfällen variiert die Fließspannung stark mit dem aufgebrachten hydrostatischen Druck.		Zahlreiche [[Kunststoffe]], wie Polyvinylchlorid ([[Kurzzeichen]]: PVC), Polystyrol ([[Kurzzeichen]]: PS), Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) und Polytetrafluorethylen ([[Kurzzeichen]]: PTFE), weisen bei Belastung im [[Zugversuch]] eine kleinere [[Streckspannung\|Fließspannung]] auf als bei Druckbeanspruchungen. In diesen beiden uniaxialen Beanspruchungsfällen (siehe: [[einachsiger Spannungszustand]]) variiert die Fließspannung stark mit dem aufgebrachten hydrostatischen Druck.

	Die [[Biegeversuch Schubspannung\|Schubspannung]] τ<sub>s</sub>, die notwendig ist um eine Fließzonenbildung einzuleiten, ist außer von der reinen Schubfestigkeit τ<sub>ds</sub> noch von den herrschenden Normalspannungsbedingungen abhängig. Es gilt		Die [[Biegeversuch Schubspannung\|Schubspannung]] τ<sub>s</sub>, die notwendig ist um eine Fließzonenbildung einzuleiten, ist außer von der reinen Schubfestigkeit τ<sub>ds</sub> noch von den herrschenden Normalspannungsbedingungen abhängig. Es gilt

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Scherbandbildung

auch Scherfließen, siehe auch [[Deformationsmechanismen]]

Scherbänder können sich nur bei bestimmten [[Dehnrate Grundlagen|Dehngeschwindigkeiten]] und Temperaturen bilden. Es läuft eine Translation der Moleküle bzw. ihrer Segmente aneinander ab, wobei durch Tempern gedehnter glasartiger [[Polymer]]e oberhalb der [[Glastemperatur]] Tg sich der Ausgangszustand weitgehend wieder einstellen lässt.

Das Scherfließen erfolgt in teilkristallinen [[Kunststoffe]]n durch Gleiten, Zwillingsbildung und martensitische Transformation wie in anderen kristallinen Festkörpern. In glasartigen [[Polymer]]en treten entweder stark lokalisierte Scherbänder oder diffuse Scherdeformationen auf. Ihre Ausdehnung erfolgt üblicherweise in einem Winkel von 30 bis 45° zur Hauptspannung. Für die Ausbildung von Scherbändern bzw. diffusen Scherzonen scheint die Temperatur der bestimmende Parameter zu sein.

Polystyrol ([[Kurzzeichen]]: PS) und Polypropylen ([[Kurzzeichen]]: PP) zeigen folgendes Verhalten:

* bei T/Tg < 0,75 Scherbandbildung
* bei T/Tg > 0,75 diffuse Scherdeformationszonen.

Zahlreiche [[Kunststoffe]], wie Polyvinylchlorid ([[Kurzzeichen]]: PVC), Polystyrol ([[Kurzzeichen]]: PS), Polycarbonat ([[Kurzzeichen]]: PC), Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) und Polytetrafluorethylen ([[Kurzzeichen]]: PTFE), weisen bei Belastung im [[Zugversuch]] eine kleinere [[Streckspannung|Fließspannung]] auf als bei Druckbeanspruchungen. In diesen beiden uniaxialen Beanspruchungsfällen variiert die Fließspannung stark mit dem aufgebrachten hydrostatischen Druck.

Die [[Biegeversuch Schubspannung|Schubspannung]] τs, die notwendig ist um eine Fließzonenbildung einzuleiten, ist außer von der reinen Schubfestigkeit τds noch von den herrschenden Normalspannungsbedingungen abhängig. Es gilt
{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>\tau_S\,=\,\tau_{dS}\,-\,\mu\, \sigma_M</math> 
|}
{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>\sigma_N\,=\,\frac{1}{3}(\sigma_1+\sigma_2+\sigma_3)</math>
|}

mit
{|
|-
|τds
|width="15px" |=
|Schubfestigkeit
|-
|<math>\mu</math>
|=
|Materialkonstante
|}

Es wird angenommen, dass die Enden kurzer Normalspannungsfließzonen bei höherer Belastung der Ausgangspunkt von Schubspannungsfließzonen sein können oder von diesen in ihrem Wachstum begrenzt werden.

Im '''Bild 1''' sind die Fließzonen des Scherbandmechanismus für teilkristalline und amorphe [[Kunststoffe]] schematisch dargestellt. Die Ausgangsstruktur ist für beide Werkstoffe natürlich unterschiedlich.

[[Datei:Scherbandbildung.JPG]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px"|Ausbildung von Scherbändern bei Zugbeanspruchung von teilkristallinem Aeryl-Butadien-Styrol (ABS) und amorphen Polystyrol (PS)
|}

Die sich unter Zugbeanspruchung einstellende verstreckte Struktur ist durch eine Zunahme des Ordnungsgrades charakterisiert. Normalerweise tritt bei diesem Mechanismus keine Volumenänderung auf. Entstehende Hohlräume (bei großen Deformationen) werden durch die Zunahme der [[Dichte]] in den orientierten Bereichen kompensiert.

Die Fließzonen sind oft schon visuell bei transparenten Werkstoffen und partiell bei opaken Materialien auf der [[Oberfläche]] zu beobachten.

'''Literaturhinweise'''
{|
|-valign="top"
|[1]
|Grellmann W., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag München (2015) 3. Auflage, S. 146, (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
|-valign="top"
|[2]
|Michler G. H.: Kunststoff-Mikromechanik – Morphologie, Deformations- und Bruchmechanismen von polymeren Werkstoffen. Carl Hanser Verlag, München Wien (1992), (ISBN 3-446-17068-5; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 4)
|}

[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]][[Kategorie:Deformation]]