Makroskopische Modellierung und numerische Simulation zur Charakterisierung der Riss- und Haltbarkeitseigenschaften verstärkter Elastomerwerkstoffe

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Verstärkte Elastomerwerkstoffe haben ein weites Einsatzgebiet wie z.B. in Luftreifen, Luftfedern oder Transportbändern. Da die Komponenten hohen Sicherheitsanforderungen genügen müssen, ist die Frage nach Risssensitivität und Haltbarkeit von zentraler Bedeutung. Während des Design-Prozesses werden Elastomerbauteile mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) analysiert. Der Forschungsantrag hat zum Ziel, verlässliche Risssensitivitätsund Haltbarkeitsaussagen für verstärkte Elastomerbauteile durch den Einsatz neuer bruchmechanischer und materialtheoretischer Methoden in Kombination mit der FEM zu gewinnen. Die Werkstoffcharakterisierung der Elastomere hat große Verzerrungen, nichtlineare Elastizität mit Softeningeinflüssen, Raten- bzw. Frequenzabhängigkeit sowie ratenunabhängige dissipative Eigenschaften zu berücksichtigen. In der aktuellen Forschung wird das Konzept TP 5 - Simulation der Riss- und Haltbarkeitseigenschaften von Elastomeren 2 der ¿materiellen Kräfte entwickelt. Der materielle Kraftbegriff ist als eine Größe zur Beschreibung der bruchmechanischen Sensitivität eines Bauteils im Sinne des klassischen J-Integrals aufzufassen. Darüber hinaus liefert die vektorielle Größe als zusätzliche Information die Richtung der Rissausbreitung. An konkreten Modellproblemen werden die entwickelten und in einen FE-Code implementierten numerischen Methoden eingesetzt und validiert.