In Polymeren verschiebt sich die Wöhlerkurve (S-N-Kurve) durch Kerben, Bindenähte, erhöhte Frequenzen, größeren Querschnitt und mediale Beanspruchungen zu niedrigeren Belastungsgrenzen. Eine erhöhte Belastbarkeit ist bei zunehmender Molokülorientierung, in Verbunden bei erhöhter Faserorientierung, bei günstiger Wärmeableitung und bei Belastungspausen zu erwarten (Bild).

 


 
Bild: Hysteresis und Einflussfaktoren auf die S-N-Kurve

Im Allgemeinen wird die Dauerfestigkeit von Polymeren nur mit 20% bis 30% der Zugfestigkeit angesetzt, für Baustähle liegt dieser Wert dagegen bei 60% bis 80 %


Bei Anwendung der beschriebenen Versuchsmethode zur Ermittlung der Dauerfestigkeit ist das Deformationsverhalten der zu prüfenden Werkstoffe zu berücksichtigen. Bei Polymeren ist das Verformungsverhalten zumindest zeitabhängig, d.h. die wirkende Beanspruchung erzeugt nicht augenblicklich eine entsprechende Deformation, sondern die sich einstellende Deformation läuft zeitlich nach. Bei schwingender Beanspruchung ergibt sich demzufolge im Spannungs-Dehnungs-Diagramm eine Hysterese-Schleife (Hysteresis-Prüfverfahren).

Das bedeutet, dass die durch den Prüfkörper gespeicherte Deformationsarbeit bei der Rückverformung nicht vollständig zurückgewonnen wird, es muss also für die Rückverformung zusätzlich Arbeit aufgebracht werden. Bei jedem Lastspiel wird eine bestimmte Deformationsarbeit aufgenommen. Sie ist proportional der von der Hystereseschleife eingeschlossenen Fläche und wird in Wärme umgesetzt. Dabei spielt die geringe Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe eine wesentliche Rolle. Dauerschwingversuche an Polymeren führen also zu einer Erwärmung der Prüfkörper, die einen Abfall des E-Moduls und eine Verstärkung von Kriech- und Relaxationseffekten verursacht.
Um konstante Versuchsbedingungen zu gewährleisten, müssen deshalb die Versuchsparameter überwacht und Abweichungen nachgeregelt werden. Außerdem wird bei Polymeren je nach Art, Beanspruchung und Kühlmöglichkeiten die Frequenz auf 500 bis 3000 Lastspiele pro Minute (50 Hz) begrenzt.


Literaturhinweise


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