Beschreibung
P 955 – Alterungsprogression in Klebverbundenunter komplexer Beanspruchung
Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Alterungsprogression in Klebverbunden unter komplexer Beanspruchung (Kleben-Klima-Last)“ wurden Klebverbunde unter kombinierter klimatischer und mechanischer Beanspruchung untersucht. Ziel des Vorhabens war die Aufklärung der Prozesse, die in Klebverbunden während der Alterung durch das Zusammenwirken von äußeren mechanischen Spannungen und schädigenden klimatischen Einflüssen ablaufen. In Arbeitsschritt (AS) 1 wurde zunächst eine Alterung und mechanische Charakterisierung von Referenzproben ohne mechanische Belastung durchgeführt, um eine Datenbasis für die spätere Interpretation der Ergebnisse an mechanisch belasteten Zugscher- und Keilspaltproben zu schaffen. Zusätzlich erfolgte eine Charakterisierung einer Auswahl von Referenzproben mit zerstörungsfreien Prüfverfahren. AS 2 charakterisierte den zeitlich-örtlichen Alterungsfortschritt im Polymernetzwerk der Klebstoffe mit p-ATR-IR-Spektroskopie. In AS 3 wurden dicke Zugscherproben unter einer statischen Last gealtert und anschließend mechanisch charakterisiert. Zusätzlich erfolgte eine zerstörungsfreie Prüfung der gealterten Proben zur Detektion von Rissen und Delaminationen, sowie der Bestimmung der viskoelastischen Materialeigenschaften der Klebstoffe.
Die IR-spektroskopische Charakterisierung der konstant belasteten Proben erfolgte in AS 4. Auf diese Weise ließ sich der zeitlich-örtliche Fortschritt der chemischen Alterung in unter konstanter Zugscherbelastung gealterten Proben selektiv dokumentieren. In AS 5 wurde die Alterung unter Keilspaltbelastung und Klimaeinwirkung untersucht. Hierbei wurde der makroskopisch erkennbare Rissfortschritt gemessen. Nach den Alterungsexpositionen wurden die Keilspaltproben unter Aufzeichnung der Restkraft geöffnet. Das IZFP untersuchte die Keilspaltproben in AS 6 mit linearen Ultraschallmethoden auf makroskopisch nicht erkennbare Risse und Delamination und bestimmte die viskoelastischen Eigenschaften der Klebstoffe sowohl im ungealterten als auch im gealterten Zustand. Mittels nichtlinearer Ultraschallspektroskopie wurden zusätzlich die Bereiche vor Rissspitzen auf beginnende Schädigungen, d.h. auf Veränderungen im Materialverhalten, untersucht.
Um die Rissprogression mit zerstörungsfreien Prüfverfahren in situ verfolgen zu können, wurde eine Methode entwickelt, mit der die Beobachtung der Rissinitiierung und Rissprogression während der Keilspaltprüfung möglich war. In AS 8 wurden die Bruchflächen der Keilspaltproben aus AS 5 und AS 7 untersucht. Dadurch, dass die Position der Risspitze bekannt war, war es mit Hilfe der p-ATR-IR-Spektroskopie möglich, die örtlichen chemischen Veränderungen zu untersuchen.
So erfolgte zu definierten Alterungszeiten ein Vergleich der chemischen Zustände die der alternde Klebstoff auf beiden Seiten der unter dem Einfluss der schädigenden Einwirkungen voranschreitenden Rissspitze aufwies. Die Dynamik des Rissfortschrittes und der Einfluss des Lastniveaus in der Rissspitze auf die Schädigungsprogression wurden in AS 9 untersucht. Hierzu wurde eine Keilspaltprüfung mit geregelter Lastaufbringung konzipiert. Zur Bearbeitung des Projektes wurden von Seiten der Forschungsstellen 1 und 2 (AWOK und IZFP) 30 Mannmonate, von Seiten der Forschungsstelle (LAIP) 24 Mannmonate geplant. Die durchgeführten Arbeiten waren notwendig und angemessen.
Veröffentlichung:
2015
Autoren:
Univ.–Prof. Dr.–Ing. P. L. Geiß
