Transiente Dynamik des Payne-Effektes: Experimente, kontinuumsmechanische Modellbildung und Finite-Elemente-Implementierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Lion
• Fachliche Zuordnung: Angewandte Mechanik, Statik und Dynamik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 38457652

Das Kernziel des Forschungsvorhabens besteht darin, einen Beitrag auf dem Gebiet der kontinuumsmechanischen Modellierung des transienten dynamischen Verhaltens von rußgefüllten Elastomeren bzw. Elastomerbauteilen zu leisten. Das erste Teilziel besteht darin, Materialproben mit unterschiedlichem Füllstoffgehalt unter monofrequenten Beanspruchungen mit konstanten und zeitlich wechselnden Dehnungsamplituden sowie unter multifrequenten und stochastischen Belastungen experimentell zu untersuchen. Aus dem stationären und transienten Verhalten sowie der Amplitudenund Temperaturabhängigkeit von Speicher- und Verlustmodul können Rückschlüsse auf das Relaxationsspektrum des Materials sowie die Dynamik der deformationsinduzierten Zerstörungs- und Erholungsvorgänge gemacht werden, die innerhalb der Mikrostruktur ablaufen. Innerhalb des zweiten Teilziels wird das Materialmodell entwickelt, wozu insbesondere geeignete Evolutionsgleichungen für phänomenologische Strukturvariablen formuliert werden müssen. Sie bilden die Dynamik der materiellen Mikrostruktur ab und gehen als interne Variable in die Relaxationszeiten eines Stoffmodells der finiten Thermoviskoelastizität ein. Im Rahmen des dritten Teilzieles wird das Materialmodell identifiziert und in ein FEM-Programm implementiert, um das Verhalten von Strukturen zu simulieren. Zur Vailidierung werden die dynamischen FEM-Simulationen mit den Versuchsdaten eines Elastomerlagers verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen