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The purpose of this thesis was to evaluate orthogonal cutting as a method to determine the fracture toughness of low and high density polyethylene and wood plastic composites. A test fixture was developed to capture normal and tangential cutting forces at variable depth and rake angle. A tool interface method (TIM) is proposed to separate forces on both sides of the tool from the energy needed to propagate the crack. Also investigated were shear plane models of chip failure, which seek to measure toughness by modeling internal stresses in the chip. These results are compared to current methods of determining essential work of fracture (EWF). It is found that cutting requires much less energy than current methods of EWF. Further work is suggested to better parameterize failure. / Graduation date: 2013

Die Arbeit stellt ein Messsystem zur Überwachung von hochbelastbaren Leichtbauwerkstoffen, den Faserkunststoffverbunden vor. Speziell die Materialdehnung und die Eigenfrequenzen rotatorischer Systeme stellen als Schäden im makroskopischen Bereich eine Herausforderung an das Messsystem dar. Aber auch mikroskopische Erscheinungen wie Delaminationen oder Zwischenfaserbrüche gilt es an diesen Bauelementen zu erfassen.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Gustavo Franco Pires de Campos.pdf: 3060300 bytes, checksum: 491129f848abfe60e92fd3a4578bbe65 (MD5) Previous issue date: 2009-03-31 / Aluminum and plastic composites used in the automotive industry is a reality and increases in new projects. Materials and components are responsible for the most part of vehicle costs and the materials mix is changing continually due to light-weight solutions to reduce vehicle costs and weight. Aluminum and plastics composites are responsible for these solutions. The literature information about materials micro-structures and properties are shown apart. This report presents a complete review on aluminum and aluminum alloy, zinc and zinc alloy, polyamide, fibers and plastic composites, focuses on micro-structure and properties comparison between aluminum alloy, zinc alloy and glass fiber reinforced polyamide. / O uso de alumínio e compósitos termoplásticos na indústria automobilística é uma realidade e aumenta gradativamente a cada novo projeto. Os materiais e a sua conversão para componentes são os responsáveis por grande parte do custo de um veículo e a variedade de materiais muda continuamente, devido à eterna busca por soluções mais leves que possam gerar redução de custo e de peso nos veículos. O alumínio e os compósitos termoplásticos são os grandes responsáveis por estas soluções. A literatura aborda, de uma maneira geral, informações sobre microestrutura e propriedades dos materiais, porém separadamente. O presente trabalho apresenta uma ampla revisão bibliográfica a respeito do alumínio e suas ligas, zinco e suas ligas, poliamida, fibras e compósitos termoplásticos, tendo como objetivo estabelecer uma comparação da microestrutura e das propriedades entre ligas de alumínio, ligas de zinco e poliamida reforçada com fibra de vidro.

Aus der Einleitung: "Faser-Kunststoff-Verbund (FKV)-Werkstoffe finden einen immer breiteren Einsatz in allen Bereichen der Industrie, wie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, im Automotive-Bereich, im Maschinenbau und bei Sportgeräten. Dabei entstehen besondere Herausforderungen für Entwickler, da Eigenschaften und Verfahren im Zusammenhang dieser Werkstoffe sich deutlich von denen der herkömmlich verwendeten Metalle oder unverstärkten Kunststoffe unterscheiden. Technische Fasern werden in verschiedenen Verarbeitungsformen und in Kombination mit vielfältigen Matrixsystemen angewendet. Ein Großteil der Fasern wird heutzutage in Form von multiaxialen Geweben oder Gelegen verarbeitet. Bei diesen Halbzeugen sind die Fasern in mehreren Lagen unterschiedlicher Ausrichtung übereinandergelegt. Metalle können damit sehr einfach durch leichtere Faser- Kunststoffverbunde ersetzt werden. Diese Technologien versuchen weitestgehend isotrope Bauteileigenschaften aus den eigentlich anisotropen Materialeigenschaften zu erzielen. Dies reizt jedoch das Potential der Werkstoffe nicht aus."

Es wird die Bauteilentwicklung für ein Rad aus WPC (Wood Polymer Composite) vorgestellt. Das Rad ist der Demonstrator für eine WPC-Radbauweise zur Anwendung in der Intralogistik. Das Rad hat eine Lastgrenze von 150kg. Es werden statisch-mechanische Untersuchungen zu verschiedenen Materialrezepturen und Radkonstruktionen vorgestellt. Ergänzend werden tribologische Versuche von ausgewählten Rädern dargestellt, um die Praxistauglichkeit des Demonstrators und der Bauweise abzuschätzen. / A component- and material development for a wheel made from WPC (Wood Polymer Composite) is presented. The wheel is the demonstrator for a WPC-wheel design for the use in the intralogistics. The wheel has a load limit of 150kg. Staticmechanical investigations of different material compositions and wheel designs are presented. Tribological investigations of selected wheels are shown, to give an estimation of the prototype’s usability and the effectiveness of the general wheel design.

The purpose of the work is the determination of flexural properties for thebiocomposite Durapulp. The study includes laborative tests on Durapulp andreference materials, commonly used in the building sector. Stiffness and strength of Durapulp show that it has the potential as a replacement for conventional wood-based materials.

Es wird die Bauteilentwicklung für ein Rad aus WPC (Wood Polymer Composite) vorgestellt. Das Rad ist der Demonstrator für eine WPC-Radbauweise zur Anwendung in der Intralogistik. Das Rad hat eine Lastgrenze von 150kg. Es werden statisch-mechanische Untersuchungen zu verschiedenen Materialrezepturen und Radkonstruktionen vorgestellt. Ergänzend werden tribologische Versuche von ausgewählten Rädern dargestellt, um die Praxistauglichkeit des Demonstrators und der Bauweise abzuschätzen. / A component- and material development for a wheel made from WPC (Wood Polymer Composite) is presented. The wheel is the demonstrator for a WPC-wheel design for the use in the intralogistics. The wheel has a load limit of 150kg. Staticmechanical investigations of different material compositions and wheel designs are presented. Tribological investigations of selected wheels are shown, to give an estimation of the prototype’s usability and the effectiveness of the general wheel design.

Die Arbeit stellt ein Messsystem zur Überwachung von hochbelastbaren Leichtbauwerkstoffen, den Faserkunststoffverbunden vor. Speziell die Materialdehnung und die Eigenfrequenzen rotatorischer Systeme stellen als Schäden im makroskopischen Bereich eine Herausforderung an das Messsystem dar. Aber auch mikroskopische Erscheinungen wie Delaminationen oder Zwischenfaserbrüche gilt es an diesen Bauelementen zu erfassen.