Entwicklung und Analyse mikromechanischer Modelle zur Beschreibung des Effektivverhaltens von geschlossenzelligen Polymerschäumen

Die positiven mechanischen Eigenschaften technischer Schäume werden durch ihre zelluläre Struktur begründet. Klassische Versagensmodelle, wie beispielsweise das von Mises Kriterium, genügen nicht zur Festigkeitsbewertung von Schäumen, da bei der Formulierung der Versagenskriterien u. a. der hydrostatische Anteil des Spannungstensors Berücksichtigung finden muss. In dieser Arbeit werden mikromechanische Modelle zur Bestimmung der effektiven Eigenschaften von Polymerschäumen vorgestellt. Nach einer Darstellung der theoretischen Grundlagen und einer Einführung zu Versagenskriterien, wird eine Übersicht über den Stand der Forschung gegeben. Aufbauend auf Daten der Mikrostruktur wird ein analytischer und ein numerischer Modellierungsansatz verfolgt. Das FE Modell wird umfassend an aus CT-Aufnahmen bekannten Geometriegrößen der Mikroebene angepasst. Neben den Ingenieurkonstanten werden Spannungs-Dehnungskurven und Versagen unter unterschiedlichen Belastungen betrachtet. Der Vergleich mit experimentellen Daten unterstreicht das hohe Potential der Vorgehensweise. Aufbauend auf den ermittelten Versagenspunkten endet die Arbeit mit der Formulierung eines Versagenskriteriums.