Ein FE-Modell zur Berechnung von Delaminationen in Verbundglasplatten infolge zyklischer thermischer Belastung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem Forschungsprojekt wurde eine neuartige thermodynamisch konsistente Materialformulierung zur Simulation amorpher Polymere durch den Glasübergangsbereich für moderate Verzerrungen entwickelt. Die Besonderheit des Materialmodells liegt in der Verwendung von internen Variablen und ermöglicht die Vorhersage eines sehr breiten Spektrums unterschiedlichen Materialverhaltens im Rahmen der gekoppelten Thermomechanik (z. B. temperaturabhängiges Verhalten der Materialparameter, physikalische Alterung, Fließen im Zugund Druckbereich, (thermische) Spannungsrelaxation, Enthalpierelaxation). Dazu wurde das FEM-Programm FEAP um eine neue thermomechanische Schnittstelle erweitert (Implementierung von Elementen, Materialen, Zeitintegrationsverfahren, adaptiver Schrittweitensteuerung) und diese mittels aufwändiger Berechnungen verifiziert. Zudem wurde die neue Materialformulierung an vier verschiedenen Polymeren validiert und unterschiedlichste experimentelle Beobachtungen numerisch nachgebildet. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die im Rahmen dieses Projektes entwickelte Schnittstelle geeignet ist, um Verbundsicherheitsglas unter langanhaltender zyklischer thermischer Belastung zu simulieren. Zur realistischen Modellierung der PVB-Zwischenschicht von Verbundsicherheitsglas fehlt es jedoch weiterhin an konsistenten experimentellen Daten. Die Verwendung interner Variablen erlaubt eine (theoretisch) einfache Erweiterung des Modells, um weitere physikalische Effekte zu integrieren. Hierzu zählen beispielsweise der Feuchtigkeitstransport, welcher einen großen Einfluss auf das Verbundverhalten von VSG aufweist. des Weiteren können unter Einbezug zusätzlicher interner Variablen Schädigungseffekte berücksichtigt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Materialmodell auf beliebig große Verzerrungen durch Verwendung Terme höherer Ordnung in der Helmholtzenergie zu erweitern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2022) Thermomechanical Modeling of Amorphous Polymers Through the Glass Transition Region, Dissertation, Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Technischen Universität Darmstadt
Blome T.
(Siehe online unter https://doi.org/10.26083/tuprints-00022487)
