Thermo-mechanische Haltbarkeitsanalyse zur Designverbesserung elastomerer Bauteile in der industriellen Forschung und Entwicklung

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Das Entwerfen neuer elastomerer Bauteile (Produktdesign) erfordert ein großes Maß an industrieller Forschung und Entwicklung, in der auf Ergebnisse der Grundlagenforschung zurückgegriffen wird, um den hohen Anforderungen an Innovation, Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Haltbarkeit und Dauerhaftigkeit unter kritischen Betriebsbedingungen (zyklische Dauerbelastung, Wärmeexposition) in den vielfältigen Einsatzgebieten (Schwingungsdämpfer, Motorlager) sind das Ergebnis umfangreicher Entwicklungsarbeiten im Vorfeld. Realitätsnahe numerische Simulationen sind in diesem Zusammenhang nur unter Einbeziehung möglichst aller relevanten multiphysikalischen Phänomene (Mechanik, Temperatur) zielführend. Aufbauend auf den Ergebnissen werden numerische Simulationsmethoden bereitgestellt, die eine dreidimensionale thermomechanische Analyse zu konzipierender elastomerer Bauteile unter den Aspekten der Haltbarkeit gegenüber Rissentwicklung, zyklischer Belastung und interner wie externer Wärmeeinwirkung in der industriellen Forschung und Entwicklung ermöglicht. Gekoppelte Finite-Element-Modelle werden zur Designverbesserung entwickelt, in denen die elastomeren Werkstoffe (nichtlineares thermo-viskoelastisches Materialgesetz) wie auch die Rissbildung (Methode der Materiellen Kräfte, kohäsive Elemente) thermomechanisch unter großen Verzerrungen und Verschiebungen makroskopisch analysiert werden. Präzise Ausführungsdetails für langlebige Bauteile und folglich eine Steigerung der Nachhaltigkeit und Sicherheit sind das Ergebnis.