Viskoplastische Materialmodellierung am Beispiel des Dichtungswerkstoffs Polytetrafluorethylen

Abstract

Thermoplastische Dichtungswerkstoffe, wie Polytetraflourethylen (PTFE), zeigen in einachsigen, isothermen Zugversuchen typische Charakteristika viskoplastischen Materialverhaltens. In der vorliegenden Arbeit werden die im Experiment beobachteten Phänomene der Geschwindigkeitsabhängigkeit und der Relaxation mit einem rheologischen Modell, bestehend aus der Reihenschaltung eines elastoplastischen Elementes mit einer endochronen Fließregel und einem Kelvin-Element, beschrieben, das eine additive Zerlegung der Gesamtdehnung in einen elastischen, einen plastischen und einen viskosen Anteil motiviert. Im Unterschied zu früheren im Bereich der Dichtungstechnik verwendeten Ansätzen ist dieses Modell geeignet, Zugversuche mit anschließender Spannungsrelaxation wiederzugeben. Beim Vergleich von Zug- und Druckversuchen mit nachfolgender Spannungsrelaxation kann eine durch die Zugabe der Glasfasern hervorgerufene Zug-Druck-Asymmetrie beobachtet werden. Die Einführung einer Schalterfunktion ermöglicht die Materialbeschreibung im Zug- und Druckbereich. Numerische Berechnungen zeigen, dass die Zug-Druck-Asymmetrie durch ein erweitertes Modell wiedergegeben wird.