Einfache Kriechgleichungen für nichtlinear-viskoelastische Werkstoffe

Zusammenfassung

Polymerwerkstoffe zeigen nichtlineare isochrone Spannung-Dehnung-Beziehungen, der Grad der Nichtlinearität wächst mit der Spannung und der Zeit. Diese Werkstoffe besitzen im allgemeinen auch einen höheren Verformungswiderstand unter Druck- als unter Zugkriechbedingungen. Dieses Verhalten kann mit der üblichen Viskoelastizitätstheorie nicht in geeigneter Weise beschrieben werden. In der vorliegenden Arbeit sind deshalb neue anwendungsorientierte Stoffgleichungen formuliert. Sie gehen von einem elastischen Potential aus, das für Werkstoffe mit unterschiedlichem Verhalten bei Zug- und Druckbeanspruchung gilt und das nur die experimentellen Ergebnisse aus genormten Grundversuchen benötigt. Die Gleichungen ermöglichen die Vorhersage isothermen Kriechverhaltens nichtlinear-viskoelastischer Werkstoffe unter mehrachsiger zeitunabhängiger Belastung.

Abstract

Solid polymers exhibit nonlinear isochronous stress-strain relationships, the degree of non-linearity increasing with stress and time. These materials commonly also display a greater resistance under compression creep conditions than under those of tension. The traditional theory of viscoelasticity does not describe this behaviour properly. Therefore, new application-oriented constitutive equations are formulated. These start from an elastic potential for materials with different responses to tension and compression, also requiring experimental results from standardized basic tests. The equations enable the engineer to predict isothermal creep behaviour of a nonlinear viscoelastic material under multiaxial, time-independent loading conditions.