In der Arbeit wird das thermo-mechanische Verhalten eines in der optischen Industrie oft verwendeten Klebstoffs zur Klebung opto-mechanischer Bauteile experimentell untersucht und für numerische Anwendungen hinreichend genaue mathematisch und physikalisch geeignet modelliert (Linse, Spiegel, etc.). Durch die Tatsache das diese Klebstoffe bei Raumtemperatur ihre Glasübergangstemperatur besitzen zeigen die Untersuchungen eine äußerst starke Veränderung der Materialeigenschaften über der Temperatur. Hervorzuheben sind die Zug-/Druckasymmetrie des elastischen Modul und die hydrostatisch abhängige Plastizität.
Abgerundet werden diese Untersuchungen mit der Ermittlung der temperaturabhängigen thermischen Ausdehnung und des rein mechanisch wirksamen chemischen Schrumpf beim Abbinde-Prozess.
Zu Beachten ist dass diese Untersuchungen bei Dehnraten konstanten Experimenten erfolgten. Kriech- bzw. Relaxationseffekte wurde aus dem Umfang dieser Arbeit ausgeschlossen. In erster Linie ist es von Interesse die Basis zu schaffen quasistatische thermisch und mechanische beanspruchte Klebungen untersuchen zu können. Die angesprochenen vernachlässigten Effekte können auf dieser Basis zukünftig untersucht und damit in der Modellierung berücksichtigt werden.
Durch die im Rahmen der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse werden Empfehlungen zur Auslegung solcher geklebter opto-mechanischer Baugruppen mit Standardmaterialmodellen wie das VON-MISES Plastizitätsmodell gegeben. Zusätzlich wird die Entwicklung eines zukünftigen Materialmodells, dass die genauere Modellierung der zuvor genannten Effekte gestattet, skizziert.:Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis IV
Mathematische Operatoren und Notationen V
Symbolverzeichnis VI
1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Stand der Technik
1.4 Aufbau von Klebungen und Klebstoffen
1.5 Mechanisches Verhalten von Klebungen
2 Grundlagen der Kontinuumsmechanik
2.1 Deformation und Verzerrung
2.2 Bilanzgleichungen
2.3 Konstitutive Gleichungen
2.3.1 Elastisches Materialverhalten
2.3.2 Invarianten des Spannungstensors und -deviators
2.3.3 Plastizität mit isotroper Verfestigung
2.3.4 Plastizitätsmodell nach VON MISES
2.3.5 Lineares DRUCKER-PRAGER-Modell
2.3.6 Weiterentwickelte DRUCKER-PRAGER-Modelle
2.4 Randwertproblem
2.5 Schwache Form der lokalen Impulsbilanz
3 Experimente zur Materialcharakterisierung
3.1 Uniaxialer Zugversuch
3.1.1 Prüfmaschine und -aufbau
3.1.2 Festlegung der Prüfgeschwindigkeit
3.1.3 Auswertung des Zugversuchs
3.1.4 Temperaturabhängige Zugversuche
3.2 Uniaxialer Druckversuch
3.2.1 Prüfmaschine und Auswertung
Inhaltsverzeichnis II
3.2.2 Ergebnisse aus dem Druckversuch
3.3 Dreipunktbiegeversuch
3.3.1 Probenform und Prüfaufbau
3.3.2 Auswertungen beim Dreipunktbiegeversuch
3.3.3 Dehnratenkonstanten Prügeschwindigkeit
3.3.4 Temperaturabhängige Dreipunktbiegeexperimente
3.4 Zugscherversuch für dicke Fügeteile
3.4.1 Prüfmaschine und -aufbau
3.4.2 Probenform und Herstellung
3.4.3 Prüfgeschwindigkeit
3.4.4 Verschiebungsmessung
3.4.5 Auswertungen beim Zugscherversuch
3.4.6 Ergebnisse der Zugscherversuche
3.5 Temperaturabhängiger Ausdehnungskoeffizient
3.6 Messung des chemischen Schrumpfs
3.7 Invariantendarstellung bei Raumtemperatur
3.8 Zusammenfassung der Versuchsergebnisse
4 Simulationen
4.1 Finite-Elemente-Methode
4.1.1 LS-DYNA und MSC.Marc
4.1.2 Nichtlineare Optimierung
4.2 Parameteridentifikation aus den Experimenten
4.2.1 Einachsiger Zugversuch
4.2.2 Einachsiger Druckversuch
4.2.3 Dreipunktbiegeversuch
4.2.4 Zugscherversuch für dicke Fügeteile
5 Demonstratorexperimente und -simulationen
5.1 Zugscherverbund von Überlappungsklebungen
5.2 Demonstrator für chemischen Schrumpf
5.2.1 Einfluss einer reduzierten Klebelänge
5.3 Demonstrator für thermische Ausdehnung
6 Zusammenfassung und Ausblick
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:74385 |
| Date | 13 April 2021 |
| Creators | Plangger, Karl Helmut |
| Contributors | Ulbricht, Volker, Gründer, Joachim, Hinderling, Jürg, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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