Polymere

Bestimmung der temperaturabhängigen Eigenschaften von glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat (PBT)

Bachelorarbeit oder Masterarbeit

Bestimmung der temperaturabhängigen Eigenschaften von glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat (PBT)

Moderne Polymerwerkstoffe werden dank ihrer vorteilhaften Eigenschaften für den Leichtbau immer mehr in unterschiedlichen Anwendungsgebieten eingesetzt. Im Gegensatz zu Metallen zeigen sie meist eine viel stärkere Abhängigkeit ihrer mechanischen Eigenschaften von der Temperatur. Da Polymerwerkstoffe aber auch für Anwendungen mit Temperaturbelastung verwendet werden, ist es wichtig, die Änderung der Eigenschaften als Funktion der Temperatur zu kennen und damit den Einsatzbereich einzugrenzen. Ziel dieser Arbeit ist die Änderung der mechanischen Eigenschaften von Polybutylenterephthalat (PBT) zu bestimmen. Dabei soll nicht nur reines PBT sondern auch glasfaserverstärktes PBT mit unterschiedlichen Glasfasergehalten untersucht werden.

Aufgaben

  • Literaturrecherche
  • Erarbeiten eines geeigneten Versuchsprogramms an Universalprüfmaschine mit Thermokammer
  • Durchführung uniaxialer Zugversuche an PBT Zugstäben mit unterschiedlichem Glasfasergehalt bei unterschiedlichen Temperaturen
  • Prüfen der Möglichkeit einer Nutzung von Digitaler Bildkorrelation
  • Auswertung der Versuchsergebnisse
  • Analyse und Vergleich der Ergebnisse für unterschiedliche Glasfasergehalte
  • Für Masterarbeit zusätzlich:
    • Thermomechanisch gekoppelte Simulationen einiger Versuche mittels der FE-Software Abaqus®
    • oder Durchführung von kombinierten Zug-/Druck-Torsionsversuchen zur Bestimmung einer Fließfläche

Anforderungen

  • Grundkenntnisse Experimentelle Werkstoffcharakterisierung
  • Wünschenswert: Grundkenntnisse mechanisches Verhalten von Polymeren
  • Interesse an praktischem Arbeiten 

Ansprechpartnerin

 

Modellierung eines gekoppelten Linearmotorsystems

Projektseminar

Modellierung eines gekoppelten Linearmotorsystems

Kabel sind komplexe Systeme, die aus verschiedenen Komponenten bestehen und vielseitig, zum Beispiel im Automobil oder auf Industrierobotern, Anwendung finden. Die Zusammensetzung dieser Kabel beeinflusst maßgeblich die mechanischen Eigenschaften, welche eine nicht zu vernachlässigende Bedeutung bei der geometrischen Auslegung beweglicher Kabelsysteme haben und ein entscheidender Faktor im Bezug auf die Lebensdauer in der späteren Anwendung sind. Daher sind Versuche zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Kabeln notwendig. Am Lehrstuhl für Technische Mechanik wurde ein Versuchsstand konzipiert und aufgebaut, um Kabel unter reinen Biegebedingungen zu testen. Dazu muss im Biegeversuch die Normalkraft ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck sind Linearmotoren an beiden Enden des Kabels im Versuchsstand eingesetzt. Durch die Bewegung des Motors entlang der Achse des Kabels kann die Normalkraft ausgeglichen werden. Die Steuerparameter für die Motoren müssen so gewählt werden, dass die gleiche Bewegung in beiden Motoren stattfindet. Daher soll ein Modell entwickelt werden, das das gekoppelte Linearmotorsystem beschreibt und anhand dessen die Reglerauslegung erfolgen kann. Die Projektarbeit wird im Rahmen einer Kooperation zwischen der Professur für Modellierung und Simulation technischer Systeme und dem Lehrstuhl für Technische Mechanik durchgeführt.

Aufgaben

  • Modellierung des gekoppelten Linearmotorsystems
  • Parameteroptimierung mit Hilfe der experimentellen Ergebnisse
  • Reglerauslegung und Implementierung

Anforderungen

  • Grundkenntnisse der Programmierung (MATLAB®(Simulink))
  • Interesse an mechatronischen Systemen

Weitere Information und Kontakt

 

Untersuchung und Modellierung des Schädigungsverhaltens von Polyurethan

Beschreibung:

Das zu untersuchende Polyurethan versagt trotz des Spannungsabfalls reproduzierbar in der Relaxationsphase eines Spannungsrelaxationsversuchs. Bei diesen Versuchen ist ein derartiges Rissverhalten unerwartet, da die Materialschädigung im Allgemeinen als mit steigender Spannung auftretender Effekt verstanden wird. Dies führt zur Annahme, dass das Material das gesamten Belastung standhält, wenn es die maximale Spannung erträgt. Das besondere an dem Phänomen ist also, dass trotz konstanter Dehnung und abnehmender Spannung während der Relaxationsphase weitere Materialschädigung stattfindet, die letztlich zum Versagen führt. Um beim Einsatz des materials in der technischen Produktion ein solches spontanes Versagen zu meiden, sind die Einflüsse auf den Risszeitpunkt und dessen Ursprung experimentell zu erforschen und mit HIlfe eines Materialmodells abzubilden. Auf Grundlage erster Untersuchung erweist sich eine Methode aus der Literatur Smith et al.,1960 [1], zur Bestimmung der Rissspannung un des Risszeitpunkts als viel versprechend.

 

Aufgaben:

  1. Verifizierung der Gültigkeit oben erwähnter Methode mit geeigneten Versuchen
  2. Optimierung des bereits bestehenden Materialmodells

 

Anforderungen:

  1. Grundkenntnisse der Programmierung (MATLAB®, C++)
  2. Freude an experimenteller Arbeit

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Prateek Sharma