ENF-Prüfkörper: Unterschied zwischen den Versionen
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Der ENF-Prüfkörper wird zur Bestimmung der interlaminaren Risszähigkeiten von [[Bruchmoden|Mode II-Belastung]] verwendet. Als bruchmechanische [[Kenngröße]] wird eine kritische [[Energiefreisetzungsrate]] in ebener Dehnung ermittelt. Es wird eine Scherbeanspruchung ohne große Reibung zwischen den [[Oberfläche]]n eines [[Riss]]es vorausgesetzt. Schubspannungen und -dehnungen vor der Rissspitze (siehe auch [[Rissöffnung]]) können Einfluss auf die Berechnung der [[Energiefreisetzungsrate]] haben. | Der ENF-Prüfkörper wird zur Bestimmung der interlaminaren Risszähigkeiten von [[Bruchmoden|Mode II-Belastung]] verwendet. Als bruchmechanische [[Kenngröße]] wird eine kritische [[Energiefreisetzungsrate]] in [[Ebener Spannungszustand|ebener Dehnung]] ermittelt. Es wird eine Scherbeanspruchung ohne große Reibung zwischen den [[Oberfläche]]n eines [[Riss]]es vorausgesetzt. Schubspannungen und -dehnungen vor der Rissspitze (siehe auch [[Rissöffnung]]) können Einfluss auf die Berechnung der [[Energiefreisetzungsrate]] haben. | ||
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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. | Als konservative Abschätzung der Nachgiebigkeit ist in vielen Fällen die einfache Balkentheorie ausreichend; der Versuch wird mit einer [[Biegeversuch#Die_Methode_der_Dreipunktbiegepr.C3.BCfung|Dreipunktbiegevorrichtung]] und einem definierten Anfangsriss von 25 mm durchgeführt. | ||
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==Prüfsystem zur Durchführung von ENF-Prüfungen== | |||
Für die Durchführung bruchmechanischer Untersuchungen unter Mode II-Beanspruchung an ENF-Prüfkörpern wurde bei der [https://de.wikipedia.org/wiki/Polymer_Service_Merseburg Polymer Service GmbH Merseburg] ein in Bild 3 dargestellter Versuchsaufbau realisiert. Das linke Teilbild zeigt den Einbau eines ENF-Prüfkörpers in eine [[Materialprüfmaschine|Universalprüfmaschine]] Z 050 der [https://www.zwickroell.com/de/ Fa. ZwickRoell GmbH & Co. KG] in unbelasteten Zustand. Im rechten Teilbild wird ein belasteter Zustand mit Rissfortschritt im Prüfkörper dargestellt. | |||
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==Siehe auch== | |||
*[[Prüfkörper für bruchmechanische Prüfungen]] | |||
*[[4 ENF-Prüfkörper]] | |||
*[[Bruchmoden]] | |||
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|Hodgkinson, J. M. (Ed.): Mechanical Testing of Advanced Fibre Composites, Woodhead Publishing, Cambridge (2000) | |Hodgkinson, J. M. (Ed.): Mechanical Testing of Advanced Fibre Composites, Woodhead Publishing, Cambridge (2000) (ISBN 978-1-8557-3891-1) | ||
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|Altstädt, V.: Prüfung von Verbundwerkstoffen. In: Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München ( | |Altstädt, V.: Prüfung von Verbundwerkstoffen. In: [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2024) 4. Auflage, S. 562/563 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23) | ||
'''Normenhinweis''' | |||
* ASTM D 7905/D 7905M (2019): Standard Test Method for Determination of the Mode II Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites | |||
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Aktuelle Version vom 8. Januar 2026, 12:21 Uhr
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ENF-Specimen
ENF-Specimen | Ein Service der |
|---|
|
| Polymer Service GmbH Merseburg |
| Tel.: +49 3461 30889-50 E-Mail: info@psm-merseburg.de Web: https://www.psm-merseburg.de |
| Unser Weiterbildungsangebot: https://www.psm-merseburg.de/weiterbildung |
| PSM bei Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Polymer Service Merseburg |
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
| Bild 1: | Schematische Darstellung des ENF-Prüfkörpers |
Bestimmungsgleichung
Zur Berechnung der Energiefreisetzungsrate GIIc für EDZ gilt die Gleichung
| Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle G_{IIc} = \frac{9 \cdot F^2 \cdot a^2 \cdot C_b}{2 \cdot W \left (2 \cdot L^3 + 3 \cdot a^3 \right) } \left [ \frac{J}{m^2} \right ] } |
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.
| Bild 2: | ENF-Prüfkörper im unbelasteten und belasteten Zustand nach JIS K 7086 |
Die Nachgiebigkeit kann experimentell bestimmt oder berechnet werden nach
| Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle C = \frac{2 \cdot L^3+3 \cdot a^3}{8 \cdot E \cdot f \cdot d^3}} |
mit:
| E | Biegemodul in axialer Richtung | |
| d | halbe Balkenhöhe | |
| f | Durchbiegung | |
| L | halber Auflagerabstand |
Durch Einsetzen dieser Gleichungen erhält man eine berechnete Energiefreisetzungsrate
| Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle G_{IIc} = \frac{9 \cdot F^2 \cdot a^2}{16 \cdot W \cdot f \cdot d^3 \cdot E}} |
Eine umfangreiche Zusammenstellung von geeigneten Prüfkörpern für bruchmechanische Untersuchungen an Kunststoffen und Verbundwerkstoffen ist in Prüfkörper für bruchmechanische Prüfungen enthalten.
Prüfsystem zur Durchführung von ENF-Prüfungen
Für die Durchführung bruchmechanischer Untersuchungen unter Mode II-Beanspruchung an ENF-Prüfkörpern wurde bei der Polymer Service GmbH Merseburg ein in Bild 3 dargestellter Versuchsaufbau realisiert. Das linke Teilbild zeigt den Einbau eines ENF-Prüfkörpers in eine Universalprüfmaschine Z 050 der Fa. ZwickRoell GmbH & Co. KG in unbelasteten Zustand. Im rechten Teilbild wird ein belasteter Zustand mit Rissfortschritt im Prüfkörper dargestellt.
| Bild 3: | Versuchsaufbau zur Durchführung bruchmechanischer Untersuchungen unter Mode II-Beanspruchung an ENF-Prüfkörpern |
Siehe auch
Literaturhinweise
| Carlsson, L. A., Pipes, R. B.: Hochleistungsverbundwerkstoffe, B. G. Teubner, Stuttgart (1989) (ISBN 978-3-519-03250-2; e-Book ISBN 978-3-322-96703-9) | |
| 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) (ISBN 978-1-8557-3891-1) | |
| Altstädt, V.: Prüfung von Verbundwerkstoffen. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2024) 4. Auflage, S. 562/563 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe AMK-Büchersammlung unter A 23)
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