Models for Compressible Creep of Thermoplastics

10/2005 Oktober

The present models used for the calculation of creep could not describe the behaviour of materials. Therefore a reliable, detailed and material-based simulation of the material behaviour under the load is not possible. In this article, some phenomenological models, which are based on the invariant theory and contain all three invariants of the stress tensor, for the description of 3D creep of non-reinforced thermoplastics are discussed. These models describe the combination of potentials depending on the sign of the first stress invariant. Depending on the selected model, the transition from negative to positive range could be continuous or continuously differentiable. For the negative first invariant range the material is assumed to be incompressible. The applicability of these models is studied by comparing the measured viscoelastic POISSON's ratio. It is shown that, for the application having at least two experimentally defined parameters, a wide range of material characteristics can be described.

Kriechmodelle für Thermoplaste
Modelle, die derzeit zur Berechnung des Kriechens benutzt werden, können das Materialverhalten korrekt abbilden. Eine vollständige, materialgetreue und verlässliche Simulation des Bauteilverhaltens unter der Belastung ist deshalb nicht möglich. Im Artikel werden einige nichtlineare Deformationsmodelle für die Beschreibung des mehraxialen Kriechens von unverstärkten Thermoplasten diskutiert. Diese Modelle wurden auf der Invariantentheorie aufgebaut und beinhalten drei Invarianten des Spannungstensors. Die Modelle stellen die vom Vorzeichen der ersten Spannungsinvariante abhängige Kombination von bekannten Potenzialen dar. Je nach gewähltem Model ist der Übergang vom negativen zum positiven Bereich stetig oder stetig differenzierbar. Für den negativen Wertebereich der ersten Invariante wurde inkompressibles Materialverhalten angenommen. Die Praxistauglichkeit dieser Modelle wird durch einen Vergleich mit den Messergebnissen der Querkontraktionszahl belegt. Gezeigt wird, dass unter Anwendung von mindestens zwei experimentell bestimmten Parametern breites Spektrum der Materialeigenschaften beschrieben werden kann.