Dynamische Eigenschaften von Elastomeren: Grundlagen und Modellbildung

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Dynamische Eigenschaften von Elastomeren: Grundlagen und Modellbildung

Lion, Alexander

Um den Ansprüchen der Kunden an Fahrzeuge gerecht zu werden, wird besonderer Wert auf ihren Schwingungs- und Geräuschkomfort gelegt. Dies erfordert es, das vibroakustische Verhalten der Reifen sowie der Aggregat- und Fahrwerkslager im Gesamtsystem zu optimieren. Hierzu ist es hilfreich, wenn physikalisch fundierte Berechnungsmodelle für elastomere Werkstoffe zur Verfügung stehen. Russgefüllte Elastomere zeichnen sich durch ein schwach ausgeprägtes frequenzabhängiges aber relativ starkes amplitudenabhängiges Verhalten aus. In diesem Artikel werden die grundsätzlichen dynamischen Eigenschaften von Elastomeren vorgestellt und zwei verschiedene Modellierungsansätze erläutert, mit denen ihr Verhalten beschrieben werden kann. Einer der beiden Ansätze stellt sich als geeignet heraus. Es wurde gezeigt, dass ein physikalisch nichtlineares Maxwell Element mit variabler Viskosität die bei Gummi beobachtete Frequenz- und Amplitudenabhängigkeit der dynamischen Moduli abbilden kann. Bei geeigneter Wahl der Materialfunktionen ist das Kraus Modell als Spezialfall enthalten. Elemente der Elastoplastizitat sind nur in der Lage die Amplitudenabhängigkeit zu beschreiben. Um den mathematischen Aufwand gering zu halten, wurden die Materialmodelle in der vorliegenden Arbeit nur mit eindimensionalen Spannungen und Dehnungen formuliert. Sie können aber problemlos auf dreidimensionale tensorielle Zusammenhänge übertragen werden. Dies wurde fur die nichtlineare Viskoelastizitat in den angegebenen Arbeiten durchgeführt.