FRMM-Prüfkörper

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FRMM-Prüfkörper

Allgemeines

Die angelsächsische Abkürzung FRMM steht für "Fixed-Ratio Mixed Mode" und entspricht von der Prüfkörpergeometrie dem MMELS-Prüfkörper (Mixed Mode End-Loaded Split).
Der FRMM-Prüfkörper zählt zu den Mixed Mode-Prüfkörpern.

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

FRMM-Versuchsanordnung

Die schematische Versuchsanordnung mit dem FRMM-Prüfkörper ist in Bild 1 dargestellt. Delaminationen wachsen in realen Bauteilen meist in einer Kombination aus Mode I und Mode II Belastung (siehe Bruchmoden), was im FRMM-Versuch berücksichtigt wird. Es werden die gleichen Prüfkörper wie beim ELS-Versuch (siehe: ELS-Prüfkörper) verwendet, nur dass der Belastungsblock oben angebracht und an diesem gezogen wird, während das andere Ende fest eingespannt ist (siehe Bild 1).

Bild 1:

Schematische Darstellung der FRMM-Versuchsanordnung

Bruchmechanische Kennwertermittlung

Die bruchmechanische Kennwertermittlung wird von Altstädt in [1] vorgestellt. Das Verhältnis von Mode I zu Mode II bleibt bei dieser Prüfanordnung mit zunehmender Risslänge annähernd im Verhältnis 4:3 konstant. Die kritische Energiefreisetzungsrate setzt sich aus den Freisetzungsraten der beiden Moden zusammen [2].

$G_{I/IIc}={\frac {3\cdot K\cdot F^{2}}{B^{2}\cdot d^{3}\cdot E}}\cdot \left[\left(a+\Delta _{I}\right)^{2}+{\frac {3}{4}}\left(a+\Delta _{II}\right)^{2}\right]$

mit:

F		Kraft
B, d		Prüfkörperbreite und -dicke
a		Anfangsrisslänge
E		E-Modul aus dem Dreipunktbiegeversuch (Biegemodul)
K		Korrekturfaktor für Einspanneffekte
$\Delta$I, $\Delta$II		Korrekturfaktoren für Rissspitzenrotation

Das Mode I zu Mode II Verhältnis kann über die Lage der Anfangsdelamination variiert werden.

Literaturhinweise

[1]	Altstädt, V.: Prüfung von Verbundwerkstoffen. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 584/585 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)
[2]	Robinson, P., Hodgkinson, J. M.: Interlaminar Fracture Toughness. In: Hodgkinson (Ed.): Mechanical Testing in Advanced Fibre Composites. Woodhead Publishing, Cambridge (2000)