ENF-Prüfkörper
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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
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.
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.
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.
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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