Advanced Characterization of the Tensile and Compressive Behavior of PP and PP Composites

Titel in Übersetzung: Charakterisierung des Zug und Druckverhaltens von PP und PP Composites

Michael Josef Jerabek

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Ein grundlegendes Verständnis der Mikro-Mechanismen der Deformation und des Versagens in Polypropylen (PP) und in partikel-gefüllten PP-Composites ist von entscheidender Bedeutung für die Modellierung des mechanischen Material- und Bauteilverhaltens. Insbesondere bei PP-Composites können durch geeignete Auswahl von Füllstofftype, Volumengehalt und Adaptierung der Partikeloberfläche, maßgeschneiderte Materialeigenschaften erzielt werden. Aufgrund der Viskoelastizität der PP-Matrix sind aber auch bei derartigen PP-Composites die mechanischen Eigenschaften abhängig von Zeit, Belastungsgeschwindigkeit, Temperatur und Spannungszustand. Das Hauptziel dieser Dissertation war somit, den Einfluss dieser Parameter auf das Verhalten von ungefülltem und gefülltem PP grundlegend zu untersuchen. Als Füllstoffe wurden 2 Typen von Glaskugeln mit unterschiedlichen Größenverteilungen und Talkum verwendet, wobei jeder Füllstoffe für die Herstellung von Composites in zwei unterschiedlichen Volumenanteilen eingesetzt wurde. Eine vollständige Charakterisierung der partikel-gefüllten PP-Composites unter einachsiger Zugbelastung abhängig von Dehnrate und Temperatur wurde durchgeführt. Die kritische Ablösespannung, die zum Versagen der Partikel/Matrix-Grenzfläche führt, nimmt mit zunehmender Partikelgröße ab. Die stärker ausgeprägte Temperaturabhängigkeit der makroskopischen Streckspannung gegenüber der Ablösespannung, führt bei tiefen Temperaturen (unter der Glasübergangstemperatur (Tg)) zu einem Versagen der Grenzfläche deutlich vor Erreichen der Streckspannung. Hingegen sind bei erhöhten Temperaturen Streckspannungen und Ablösespannungen nahezu gleich. Gleichzeitig wurde eine Änderung in den vorherrschenden mikro-mechanischen Deformationsmechanismen von Partikel/Matrix-Grenzflächenversagen, Hohlraumbildung, Crazing und Mikrorissbildung bei tiefen Temperaturen (unter Tg) zu Scherfließen und Crazing bei Raumtemperatur und darüber (über Tg) festgestellt. Um die Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften der ungefüllten PP-Matrix vom Spannungszustand zu charakterisieren, wurden verschiedenste Prüfmethoden wie uniaxialer Zug und Druck und multiaxialer Druck angewendet. Die Anwendung des Fließkriteriums von Drucker-Prager ergab eine gute Übereinstimmung zwischen den experimentellen Daten und diesem Fließkriterium.
Titel in ÜbersetzungCharakterisierung des Zug und Druckverhaltens von PP und PP Composites
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pukánszky, Béla, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Lang, Reinhold, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2009

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Polypropylen Partikel gefüllte Composites Viskoelastizität Mikromechanik Debonding Drucker-Prager Fließkriterium

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