Zeitabhängiges mechanisches Werkstoffverhalten

Die Beurteilung .. des mechanischen Verhal tens eines Bauteils oder Konstruktionselements urnfaBt im wesentlichen die Analy se der Beanspruchungen und den Festigkeits- bzw. Sicherheits nachweis. Hierzu sind vorallem dem Werkstoff angepaBte Stoff gesetze und Stoffgleichungen sowie Anstrengungskriterien oder yersagensbedingungen erforderlich. Diese Anpassung stlitzt sich im allgerneinen auf die von der Werkstoffprlifung gelieferten experimentellen Ergebnisse liber das mechanische Werkstoffverhalten. Man kann jedoch durch V~rknlipfung von experimentellem Befund und geeigneten Modell vorstellungen sowie mit Hilfe von Rechenverfahren den experi mentellen Aufwand bei der Vielzahl der Konstruktionswerkstoffe und ihrer unterschiedlichen strukturellen Zustande verringern. So benotigt man bekanntlich flir einen linearelastischen, homo genen und isotropen Werkstoff z.B. nur den einachsigen Zug versuch und/oder den Schub- bzw. Torsionsversuch zur Bestim mung der flir die Festigkeitsberechnung mehrachsig, quasista tisch beanspruchter Bauteile erforderlichen Kennwerte. Neben diesem idealen Verhalten zeigen aber reale Konstruk tionswerkstoffe wie Polymerwerkstoffe, die in dieser Arbeit exemplarisch behandelt werden sollen, im allgemeinen nicht lineare Spannung-Verformung-Beziehungen, unterschiedliches Ver halten gegenliber Zug- und Druckbeanspruchung schon im isotro pen Fall sowie im Gegensatz zu duktilen metallischen Werk- 2 stoffen plastische Kompressibilitat. Damit verbunden ist je nach Einsatz eine Abhangigkeit des Werkstoffverhaltens von der Beanspruchungszeit und/oder von der Verformungsgeschwin digkeit. Dieses Werkstoffverhalten kann mit den ublichen und im wesentlichen fur ideale Stoffe geltenden Rechenmethoden der linearen Elastizitats- bzw. Viskoelastizitatstheorie sowie mit den aus dem quadratischen plastischen potential folgenden Stoffgleichungen nicht mehr beschrieben werden. Daruber hinausgehende Formulierungen sind meistens sehr kom pliziert und die experimentelle Ermittlung der hierzu erfor derlichen Stutzwerte bzw. -funktionen ist sehr aufwendig.