Title: Modelling of time-temperature shifts of viscoelastic composites
Language: English
Authors: Huber, Lukas 
Qualification level: Diploma
Keywords: composite; viscoelastic; relaxation; time-temperature behaviour; shifting functions
Verbundwerkstoff; viskoelastisch; Relaxation; Zeit-Temperatur Verhalten; Verschiebungfunktionen
Advisor: Pettermann, Heinz  
Assisting Advisor: Todt, Melanie  
Issue Date: 2020
Number of Pages: 97
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Relaxations- und dem Zeit-Temperatur Verhalten eines viskoelastischen unidirektionalen Verbundwerkstoffes, welcher aus zwei unterschiedlichen viskoelastischen Komponenten besteht. Das Ziel dieser Arbeit ist es, das effektive Relaxationsverhalten und das Zeit-Temperatur Verhalten dieses unidirektionalen Verbundwerkstofes zu bestimmen. Dazu wird ein Periodic Microfield Approach, eine gängige Methode der Mikromechanik von Materialien in Form einer Einheitszelle herangezogen, um damit das Relaxationsverhalten bei verschiedenen Temperaturen numerisch zu ermitteln. Die Parameter der Verschiebungsfunktionen werden manuell bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Relaxationsverhalten des Verbundwerkstoffes von der Faser in Faserrichtung zum Großteil durch ihre Eigenschaften dominiert wird, während die Matrix das Verhalten quer zur Faserrichtung und auch das Schubverhalten dominiert. Das zugehörige Zeit-Temperatur Verhalten ist im Allgemeinen thermorheologisch komplex, aber mit zwei unabhängig angepassten Verschiebungsfunktionen lässt sich ein annähernd richtungsabhängiges thermorheologisch einfaches Verhalten zeigen. Darum ist die Annahme eines richtungsabhängigen thermorheologisch einfachen Verbundwerkstoffes für einen kleinen Temperaturbereich zulässig. Ein Vergleich der Parameter der Williams-Landel-Ferry- und Arrhenius-Verschiebungs\-funktionen zwischen der reinen Faser, reinen Matrix und die Ermittelten des Verbundwerkstoffes zeigt eine Dominanz der Matrix gegenüber des globalen Zeit-Temperatur Verhaltens des Verbundwerkstoffes. Ein solches Verhalten wird durch den großen Unterschied zwischen den Arrhenius Verschiebungsparametern von der Faser und der Matrix verursacht. Eine Veränderung der Verschiebungsparameter der Faser führt zu neuen Verhältnissen im globalen Zeit-Temperatur-Verhalten sowie zu deutlicheren Krümmungsänderungen in den Relaxationsverläufen. Das Zeit-Temperatur Verhalten wird für die typischen Matrix dominierten Lastfälle immer noch von der Matrix dominiert.

The present master thesis addresses the relaxation and the time-temperature behaviour of a viscoelastic unidirectional composite, which consists of two different viscoelastic components. The aim of this work is to determine the effective relaxation behaviour and the time-temperature behaviour of this unidirectional composite. Therefore the periodic microfield approach, which is a common method in the micromechanic of materials, is used as a meshed unit cell to numerically determine the relaxation behaviour at different temperatures. The parameters of the shifting functions are determined by trial and error. The results of the composite's relaxation behaviour show that the fibre itself dominates in fibre direction for the majority whereas the matrix dominates the behaviour transverse the fibre direction as well as the shear behaviour. The corresponding time-temperature behaviour is in general thermorheoligically complex but two individually fitted shifts state a kind of direction-wise thermorheologically simple behaviour. Therefore the assumption of a direction dependent thermorheoligically simple composite is acceptable for a small temperature range. A comparison between the Williams-Landel-Ferry- and the Arrhenius shifting parameters of the pure fibre, pure matrix and the determined ones of the composite shows a dominance of the matrix on the composite's overall time-temperature behaviour. The big difference between the Arrhenius shifting parameters of fibre and matrix causes such a behaviour. A change of the fibre's shifting parameters leads to new relations for the overall time-temperature behaviour as well as to more apparent changes of curvature in the relaxation development. The time-temperature behaviours of typical matrix dominated load cases are still dominated by the matrix.
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2020.69560
http://hdl.handle.net/20.500.12708/15574
DOI: 10.34726/hss.2020.69560
Library ID: AC15750537
Organisation: E317 - Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
Appears in Collections:Thesis

Files in this item:

Show full item record

Page view(s)

24
checked on Feb 21, 2021

Download(s)

14
checked on Feb 21, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in reposiTUm are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.