Zentralprojekt

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(bezieht sich auf den ursprünglichen Forschergruppen-Antrag:) Technische Elastomere sind im Allgemeinen hochgefüllte, vernetzte und topologisch verschlaufte Polymerblendsysteme. Sie besitzen aufgrund ihrer einstellbar elastischen und dämpfenden Eigenschaften einen weiten Einsatzbereich in Industrie und Technik, z. B. Reifen, Antriebssysteme, Lager, Luftfedersysteme und Druckwalzen. Elastomere Werkstoffe sind in der Praxis überwiegend hohen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt. Um die extrem hohen Anforderungen zu erfüllen, muss die Lebensdauer dieser Werkstofe bei der Werkstoffentwicklung besonders berücksichtigt werden. Diese wird durch Schädigungen des Materials aufgrund von Verschleißmechanismen herabgesetzt. Ein Großteil dieser Verschleißmechanismen in elastomeren Werkstoffen, wie z. B. Abrasion und Ermüdungsverschleiß, sind mit einem Materialversagen aufgrund von Rissbildung und Rissausbreitung verbunden. In den letzten Jahren wurden durch enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, Ingenieuren und der Industrie, teilweise unter Beteiligung der Antragsteller, große Fortschritte im sogenannten Predictive Testing und in der Modellierung und Berechnung der Eigenschaften von technischen Elastomeren erzielt. Trotz dieser Fortschritte fehlen immer noch systematische Ansätze, um Verschleißeigenschaften von dynamisch belasteten gefüllten Elastomerwerkstoffen in der Berechnung und Simulation ausreichend genau beschreiben zu können. Hier liegt die Motivation des Forschungsvorhabens. Durch die Anwendung neuer grundsätzlicher Konzepte der Werkstoffmodellierung:- das Konzept der materiellen Kräfte, - neue statistisch-mechanisch fundierte Materialgesetze - ein Modell der selbstaffinen Rissausbreitung, sollen auf allen relevanten Längenskalen morphologische Eigenschaften gefüllter Elastomere mit ihren mikro- und makromechanischen Eigenschaften korreliert werden und durch Anwendung neuer Konzepte der Werkstoffmodellierung auch der Berechnung und Simulation zugänglich gemacht werden. Durch die Erarbeitung von Grundlagen unterstützt von ingenieur- sowie naturwissenschaftlichen, insbesondere physikalischen Methoden und die Entwicklung von neuen Strategien sollen die gewonnenen Erkenntnisse auf technische Anwendungen übertragen werden. Dabei will das Projektvorhaben Lücken in den Wissensgrundlagen schließen, die aufgrund vorliegender Erfahrungen auch als relevant für industrielle Entwicklungen eingeschätzt werden. Die sich ergänzenden Kompetenzen der beteiligten Wissenschaftler ermöglichen in erheblichem Maße eine gesamtheitliche Bearbeitung des Themas.