Page - 31 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

2. STANDDERTECHNIK 31 aus. Bei der Untersuchung von unterschiedlichen Spannungszuständen hat sich herausgestellt, dass bei der dynamischenPrüfungmit steigenderDruckbelastung der FKVeher geschädigtwird. [62] DieArt und der Zeitpunkt desVersagenseintritts hängt nachFlemming [62] von demVerhältnis der Bruchdehnung zwischenFaser undMatrix ab. Liegt eine dynamischeBelastungmit reinemZuganteil vor, so trittdieSchädigung inallenLaminatlagen,ungleichderBelastungsrichtung,durchdieBildung vonQuerrissenein.Diesewachsenvonaußennach innen,bis letztlichdurchdenRissanteildiekritische Spannung imMaterial erreichtwird. Zu diesemZeitpunkt erfolgt gleichzeitigDelamination zwischen den einzelnenLaminatlagen.Durch die kritische Spannung imMaterial kommt es zuBrüchen in den Faserrovings.Liegt eineZug-Druck-Wechselbelastungvor, sokommtesbei derDelaminationvonEin- zellagen zumAusbeulen,wenn eine ausreichendgroßeFlächemitDelaminationvorliegt.Kriterien für die dynamischeAuslegungundVersagensbeurteilungvonFKVsind imAnhangA.1.7 aufgeführt. [62] Neben den Wöhlerlinien lassen sich Aussagen über die dynamische Belastbarkeit von FKV durch so genannt (sog.) Haighdiagramme und den Einstufenversuch ermitteln. Hierbei werden Spannungs- amplituden über der Mittelspannung und in Abhängigkeit des Spannungsverhältnisses aufgetragen. [62] 2.1.9 ThermischeKunststoffkennwerte Wie der NameThermoplaste schon durch denWortteil „Thermo“ ausdrückt, sind temperaturspezi- fische Eigenschaften dieser Polymere charakteristisch für dieKunststoffgruppe. NachGrellmann [42] wird dieses Verhalten durch denmakromolekularen Aufbau der Polymerstruktur und die damit zu- sammenhängenden chemischen und physikalischenBindungen geprägt. DiematerialspezifischenKennwerte derGlasübergangstemperaturTg, der SchmelztemperaturTm so- wie die spezifischeWärmekapazität cp undmorphologischeGrößenwie etwadieKritallinität oder der Kristallinitätsgrad wird durch thermische Analyseverfahren ermittelt. Die Differential Scanning Ca- lorimetry (DSC) beschreibt einVerfahren derKalorimetrie, bei der dieWärmemenge gemessenwird, die durch einen physikalischen oder chemischen Vorgang freigesetzt oder benötigt wird. Es werden somitWärmeströme Q˙=dQ/dt gemessen, die je nachVorzeichen charakteristischen Reaktionen und Kennwerten in demKunststoff zugeordnetwerden können (vgl. Abbildung 2.18) [64]. Die zuGrunde liegenden Prüfvorschriften und Normen nach DINENISO11357 [65] sowie den detaillierten Ablauf diesesPrüfverfahrensbeschreibtEhrenstein in [64].DaPolymerekeine freibeweglichenElektronenbe- sitzen,findetderWärmetransportnurüberelastischeWellen imFestkörperunddenEnergieaustausch beiMolekülzusammenstößen statt.Dies geschiehtnachderDebye-Beziehung und führt zu einer empi- rischenBeschreibungderWärmeleitung inGleichung2.8 [42].Hierbei beschreibtQdieWärmemenge, t die Zeit und x die Länge inWärmetransportrichtung: Q t =−λA0∂T ∂x (2.8) Das negativeVorzeichenbeschreibt die demTemperaturgradienten entgegengesetzteWärmeflussrich- tung. Nach Grellmann [42] lässt sich aus der Differenz der in das KontrollvolumenA0dx hineinflie- ßenden und herausfließendenWärmemenge dieWärmeleitungsgleichung 2.9 beschreiben: dQ1−dQ2=λA0dx∂ 2T ∂x2 dt (2.9) Bei instationärenVorgängen, z.B.Aufheizen undAbkühlen, gilt: ∂T ∂x 6= 0 (2.10) Werden alle drei Raumrichtungenmitberücksichtigt, so ergibt sich die vollständigeWärmeleitungs- gleichung: ∂T ∂t = λ cpρ ( ∂2T ∂x2 + ∂ 2T ∂y2 + ∂ 2T ∂z2 ) (2.11)