Abbildungs- und Tabellenverzeichnis vi
Abkürzungsverzeichnis x
Symbolverzeichnis xi
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Problemstellung und Zielsetzung 2
2 Charakterisierung von thermoplastischen Wabenkernstrukturen 5
2.1 Technische und mechanische Anforderungen an Wabenkernstrukturen 5
2.2 Phänomenologische Beschreibung des Deformationsverhaltens thermoplastischer Polymere 8
2.2.1 Klassifizierung des mechanischen Materialverhaltens 8
2.2.2 Einachsige rheologische Elemente 10
3 Experimentelle und analytische Untersuchungen der Verformung von Polypropylen 12
3.1 Probenmaterial und Vorbereitung 12
3.2 Mikroindentationsversuch 15
3.2.1 Aufbau und Durchführung des Indentationsversuchs 15
3.2.2 Ergebnisse des Indentationsversuchs 17
3.3 Zugversuch 20
3.3.1 Aufbau und Durchführung des Zugversuchs 20
3.3.2 Ergebnisse des Zugversuchs 21
3.4 Mehrstufiger Zugversuch mit Zwischenrelaxationen 22
3.4.1 Aufbau und Durchführung des mehrstufigen Zugversuchs 22
3.4.2 Ergebnisse des mehrstufigen Zugversuchs 23
3.5 Druckversuch der Wabenkernstrukur 23
3.5.1 Aufbau und Durchführung des Druckversuchs 24
3.5.2 Ergebnisse des Druckversuchs 25
3.6 Computertomografische Analyse der Wabenstruktur 26
4 Modellierung und Simulation der Verformung von Polypropylen 29
4.1 Numerische Implementierung des Materialmodells 29
4.1.1 Viskoplastisches Materialmodell 29
4.1.2 Untersuchung des Einflusses der Materialparameter auf das Deformationsverhalten 32
4.2 Numerische Simulationsmodelle 34
4.2.1 Mikroindentationsversuch 34
4.2.2 Zugversuche 39
4.2.3 Druckversuch 42
4.3 Algorithmenbasierte Optimierung zur Parameteridentifikation 44
4.3.1 Bestimmung des Parameterraums und statistische Versuchsplanung 45
4.3.2 Erstellung des Metamodells 48
4.3.3 Optimierung 49
4.4 Vergleich der experimentellen und numerischen Ergebnisse 50
4.4.1 Viskoplatisches Deformationsverhalten von Polypropylen 50
4.4.2 Kompressionsverhalten der Wabenkernstruktur 53
5 Zusammenfassung und Ausblick 58
Quellenverzeichnis viii