Experimentelle und numerische Analyse des Geschwindigkeitseinflusses beim Trennen viskoelastischer Naturstoffe
Das Schneiden ist durch ein komplexes Zusammenspiel von Deformations-, Bruch- und Reibvorgängen gekennzeichnet, die bei viskoelastischen Materialien deutlich geschwindigkeitsabhängig sind. Eine Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit oder eine Temperaturreduktion kann zu einem Übergang von duktilem zu sprödem Bruchverhalten führen, das durch Splitterbildung die Produktqualität beeinträchtigt. Das Ziel des Vorhabens ist es, den komplexen geschwindigkeitsabhängigen Schneidvorgang hinsichtlich der Phänomene Deformation und Bruch modellbasiert zu analysieren und den Übergang von duktil zu spröd sowohl im Experiment als auch im numerischen Modell abzubilden.
Grundlage der Untersuchungen sind viskoelastische Modellsysteme, deren Deformations- und Bruchverhalten bei verschiedenen Temperaturen und Geschwindigkeiten analysiert wird; experimentell unzugängliche Dehnratenbereiche werden durch Temperatur-Zeit-Superposition (TTS) erschlossen. Die Daten bilden den Ausgangspunkt für die numerische Modellierung des geschwindigkeits- und temperaturabhängigen Verhaltens bei großen Deformationen mit Hilfe viskoelastischer Materialmodelle. Diese Modelle werden zur Simulation von Schneidvorgängen verwendet, und es werden Schneidversuche über einen großen Geschwindigkeitsbereich durchgeführt. Dies soll zu Routinen für eine kombiniert direkt-indirekte Analyse des Materialverhaltens mittels Experiment und TTS führen, die bei der Analyse von während des Schneidens auftretenden thermomechanischen Effekten hilfreich sind.
Kooperationspartner:
Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik (Professor Markus Kästner)
Projektfinanzierung:
- Deutsche Forschungsgemeinschaft
Projektbearbeitung und Kontakt:
Dipl.-Ing. Dennis Schab
Verfahrenstechnik: Schneiden, Reinigung
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