Thermisch-mechanisch gekoppelte Simulation von 2K-Epoxidharzklebstoffen während der Aushärtung

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Klebstoffe finden in vielen industriellen Bereichen Anwendung, jedoch ist ihr Verhalten während der Aushärtung unter thermisch-mechanischer Belastung analytisch schwer zu beschreiben. Um fundierte Prognosen zu ermöglichen, werden zunehmend numerische Verfahren, insbesondere Finite-Elemente-Methoden, eingesetzt. Die erforderlichen Materialkennwerte sind jedoch schwer zu bestimmen, da gängige elastische und visko-elastische Modelle das spezielle Verhalten der Klebstoffe nicht adäquat erfassen. Diese Arbeit entwickelt eine Methode zur experimentellen Kennwertbestimmung und numerischen Simulation von 2-komponentigen Epoxidharzsystemen während der Aushärtung unter variablen thermischen Bedingungen. Nach einer Einführung in die Grundlagen der Klebstoffe und der Finiten-Elemente-Methoden folgt der experimentelle Teil, in dem neue Verfahren zur Bestimmung relevanter chemischer, thermischer und mechanischer Materialparameter vorgestellt werden. Einschränkungen bei den Messungen, bedingt durch den Übergang des Klebstoffs von einer Flüssigkeit zu einem Festkörper, führen zu systematischen Messfehlern, die durch geeignete Kompensationsalgorithmen eliminiert werden. Dies ermöglicht eine präzise Kennwertbestimmung während der Vernetzungsreaktion. Die hohe Messgüte erlaubt es, die Entwicklung der Querkontraktionszahl abzuleiten. Ein Materialmodell wird entwickelt, das das Verhalten des Klebstoffs während der Aushärtung unter Berücksichtigung