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20-09-2021 | Kleb- und Dichttechnik | Nachricht | Article

Versagen von harten Schäumen besser vorhersagen

Author:
Dr. Hubert Pelc
1:30 min reading time

Hydrostatische Zug- und Druckversuche sind unerlässlich, um das Materialversagen von harten Schäumen auszuschließen. Forscher am Fraunhofer LBF haben innovative Prüfverfahren und verbesserte Methoden für die sichere Auslegung von Hartschaumbauteilen entwickelt.

Heutzutage fehlt ein bewährtes Verfahren für multiaxiale Prüfungen von harten Schäumen. Einige Belastungsfälle sind experimentell kaum realisierbar. So sind zum Beispiel plausible Prüfvorschriften für den hydrostatischen Zugversuch nicht bekannt, und der equibiaxiale Zugversuch ist aufwendig in der Durchführung. Um diese Problematik in den Griff zu bekommen, haben die Experten des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einen equibiaxialen und einen hydrostatischen Druckversuch aufgebaut. Die Ergebnisse dieser Versuche sind eindeutig und einfach zu interpretieren. 

Equibiaxialer Druckversuch

Die equibiaxiale Druckbelastung wird in einer konventionellen Zugprüfmaschine mit einer Kreisscheibe als Probengeometrie und einer Blechschleife zum Belastungsaufbringen realisiert. Der Aufwand ist vergleichbar mit den Standard-Zugversuchen. Der 2D-Druckversuch stellt eine effektive Methode zur ersten Abschätzung des Materialverhaltens dar. Für eine genaue Modellierung ist jedoch ein hydrostatischer Druckversuch unerlässlich.

Hydrostatische Belastungen für zuverlässige Versagensanalyse

Es sind zwei Arten des Materialverhaltens unter hydrostatischem Druck zu unterscheiden: das Versagen der Zellen und der hydrostatische Kollaps der Gesamtstruktur. Die Wissenschaftler des Fraunhofer LBF haben eine innovative Methode zur Prüfung des Materialverhaltens unter hydrostatischer Druckbelastung implementiert und auf mehrere polymere Hartschäume angewandt. 
Für eine zuverlässige Modellierung von Materialien, die unter hydrostatischem Druck versagen, wie beispielsweise harte polymere und keramische Schäume, Porenbeton, Boden, gesinterte und granulare Materialien, ist der hydrostatische Druckversuch zwingend erforderlich, da die Ergebnisse direkt zu den benötigten Parametern im Materialmodell führen, was die Anpassungsprozedur erheblich vereinfacht. 
 

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