Untersuchung und Simulation des Einflusses von Fehlstellen auf das Risswachstum und die Ermüdung von Elastomeren

11/2005 November

Ziel der Forschungsarbeit ist es, den Einfluss von Fehlstellen, hier von Glaskugeln als Modellfehlstellen, auf die Ermüdungs- und Risswachstumseigenschafatten von Elastomerwerkstoffen zu untersuchen. Weiter ist es Ziel, Vorausberechnungen der Ermüdung auf Basis bruchmechanischer Kennwerte vorzunehmen und mit dem Experiment zu vergleichen. Hierzu wurden einem EPDM-Werkstoff Glaskugeln mit systematisch variiertem Durchmesser beigemischt. Mit steigendem Durchmesser der Glaskugeln sinkt die Ermüdungsbeständigkeit der Werkstoffe, während die Risswachstumseigenschaften kaum beeinflusst werden. Bruchmechanische Berechnungen der Ermüdung bzw. Lebensdauer unter Kenntnis der Fehlstellengröße (Glaskugeldimensionen) führten zu einer sehr guten Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen.

Investigation and Simulation of the Influence of Flaws on the Cut Growth Resistance and the Fatigue of Elastomers
The objective of the research presented in this paper is to investigate the influence of glass spheres as model flaws on the fatigue to failure and crack propagation properties of rubber materials. A second objective was to predict fatigue to failure properties with fracture mechanics calculations based on crack propagation properties and to compare these with experimental observations. Glass spheres of different sizes were added to an EPDM material for this purpose. The glass spheres reduced the fatigue to failure properties of the EPDM material considerably depending on the size of the spheres. Crack propagation properties were influenced to a minor extent. Fracture mechanics calculations with known initial flaw (glass sphere) sizes resulted in good to excellent correlation with fatigue to failure experiments.