Thermomechanische Modellierung von Moosgummi

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan Diebels
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 49700994

Der Werkstoff Moosgummi wird vor allem in der Automobilindustrie wegen seiner mechanischen und thermischen Eigenschaften in vielen Bereichen eingesetzt. Aus diesem Grund besteht ein gehobenes Interesse darin das Verhalten adäquat zu beschreiben. Eine besondere Schwierigkeit liegt hierbei in der Berücksichtigung der Strukturkompressibilität des Materials. Ziel dieses Projektes ist es, das thermomechanische Verhalten von Moosgummi in einem makroskopischen, phänomenologischen Zwei-Phasenmodell zu erfassen. In der ersten Projektphase konnte bisher ein um einen Kompressionsterm erweitertes Zwei-Phasenmodell entwickelt und implementiert werden, welches den Einfluss der Strukturkompressibilität auf das Materialverhalten beschreibt. Anhand von Versuchen bei Raumtemperatur wurde das viskoelastische Verhalten des Moosgummis und des korrespondierenden Vollgummis identifiziert. Auf dieser Basis wurden die Materialparameter im Rahmen einer finiten Theorie quantifiziert. Die für die erste Projektphase geplanten hydrostatischen Druckversuche werden zur Zeit durchgeführt. Damit wird eine Anpassung des Modells sowohl unter Zug- als auch unter Druckzuständen möglich. Insbesondere kann mit diesen Ergebnissen die Qualität des Modells im Druckbereich weiter verbessert werden. Für die beantragte 2. Förderperiode soll das entwickelte Materialmodell in Bezug auf das thermomechanische Verhalten erweitert werden. Dazu ist die Durchführung von Versuchen bei unterschiedlichen aber konstanten Temperaturen geplant. Der Einfluss der Temperatur sowohl auf die Grundelastizität als auch auf die Viskosität soll quantifiziert werden. Weitere wichtige Arbeitspunkte sind die genaue Untersuchung und Modellierung des Payne- und des Mullins-Effektes sowie des viskoelastischen Verhaltens bei hohen Frequenzen. Hierzu sind zahlreiche Experimente zur Validierung nötig. Zuletzt soll die Aussagekraft des entwickelten Modells mit Hilfe von Bauteilversuchen geprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen