Title: Thermo-visko-elastische Simulationen von Metallpartikel-verstärkten Polymeren
Language: Deutsch
Authors: Juen, Andreas 
Qualification level: Diploma
Advisor: Pettermann, Heinz  
Issue Date: 2020
Number of Pages: 61
Qualification level: Diploma
Abstract: 
In der Ingenieurwissenschaft ist das Verständnis des Materialverhaltens von Werkstoffen für deren optimalen Einsatz von großer Bedeutung. Auftretende Belastungsfälle an Bauteilen führen zu unterschiedlichem Verhalten des Materials. Neben experimentellen Untersuchungen finden numerische Methoden, wie die Finite Elemente Analyse (FEM), Anwendung, um das Verständnis von Materialverhalten zu erweitern. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung des viskoelastischen Kriech- und Relaxationsverhaltens eines ausgewählten Verbundwerkstoffes mit elliptischem Metallpartikel unter verschiedenen Lastfällen und Temperaturbelastungen. Folglich wurde an einem eigens entwickelten Modell eine Finite Elemente Analyse mit Hilfe des FEM-Solvers ABAQUS Standard 2017 durchgeführt. Dabei wurde die Wärmeausdehnung des modellierten Verbundes unter verschiedenen thermischen Belastungen untersucht, um den Einfluss der Heizrate auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten zu klären. Für den Kriech- und Relaxationsmodul zeigte sich das erwartete Ergebnis, dass die Werte von Kurz- auf Langzeitmodul abnehmen, was auf das viskoelastische Materialverhalten des ausgewählten Verbundes zurückzuführen ist. Auf Grund der elliptischen Form des Silberpartikels liegen Kriech- und Relaxationsmodul in x-Richtung höher als in y-Richtung. Schlussendlich ließ sich ein geringer Einfluss der unterschiedlichen Heizraten auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten feststellen.

In engineering the understanding of material behavior is of great importance for the optimal usage of materials. Occurring load cases on components lead to different behavior of the material. In addition to experimental investigations, numerical methods, such as the finite element analysis (FEM), are used to expand the understanding of material behavior. The aim of this master thesis is the investigation of the viscoelastic creep and relaxation behavior of a selected composite material with elliptical metal particles under different load cases and temperature loads. Therefore a finite element analysis was carried out on a specially developed model by using the FEM solver ABAQUS Standard 2017. The thermal expansion of the modeled composite was examined under various thermal loads in order to clarify the influence of the heating rate on the thermal expansion coefficient. For the creep and relaxation modulus, the expected result was shown by the decrease of the values from short to long-term modulus, what is attributed to the viscoelastic material behavior of the selected composite. Due to the elliptical shape of the silver particle, the creep and relaxation modulus are higher in the x-direction than in the y-direction. Ultimately, the different heating rates showed a slight influence on the thermal expansion coefficient.
Keywords: Polymer-Verbundwerkstoffe; Finite Elemente Modellierung; Viskoelastizität; Relaxation; Kriechen; Temperaturausdehnung
polymer composites; finite element modeling; viscoelasticity; relaxation; creep; thermal expansion
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2020.71680
http://hdl.handle.net/20.500.12708/15634
DOI: 10.34726/hss.2020.71680
Library ID: AC15754259
Organisation: E317 - Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
Appears in Collections:Thesis

Files in this item:


Page view(s)

37
checked on Jul 19, 2021

Download(s)

35
checked on Jul 19, 2021

Google ScholarTM

Check


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