Dehnungsinduzierte Kristallisation und Schädigung in Elastomeren

Spannungs- und Kristallisationsdaten für mehrere Streckungszyklen mit Modellfit

Elastomere auf Basis von Naturkautschuk finden in zahlreichen technischen Anwendungen Verwendung, etwa in Reifen, Keilriemen oder Medizinprodukten. Naturkautschuk bietet als nachwachsender Rohstoff ökologische Vorteile sowie eine außergewöhnlich hohe mechanische Beanspruchbarkeit, die auf die Fähigkeit zur dehnungsinduzierten Kristallisation (SIC) zurückzuführen ist. Unter großen Deformationen entstehen kristalline Bereiche, die das Material lokal verstärken. Gleichzeitig spielen bei diesen Deformationsausmaßen aber auch Schädigungsmechanismen wie Kavitation, die zur Rissbildung führen können, eine ausgeprägte Rolle. Das resultierende Wechselspiel zwischen verstärkenden und schwächenden Mechanismen führt zu komplexen makroskopischen Rissphänomenen, die es zu ergründen gilt.

Ziel ist die Entwicklung eines gekoppelten, kontinuumsmechanischen Modells zur Beschreibung von SIC, Kavitation und makroskopischem Risswachstum unter mehrachsiger Beanspruchung. Dazu werden bestehende Materialmodelle erweitert und mit einem Rissphasenfeldmodell kombiniert. Die Modellierung wird durch ein umfassendes Experimentalprogramm gestützt, das zentrale Einflussfaktoren systematisch untersucht. Das parametrisierte Modell soll die realitätsnahe Simulation experimentell beobachteter Rissphänomene ermöglichen und damit einen Beitrag zur Lebensdaueroptimierung von Naturkautschukprodukten leisten.