Berechnung des instationären mechanischen Verhaltens von alternden Klebverbindungen unter Einfluss von Wasser auf den Klebstoff

Im hier vorgestellten Forschungsprojekt wurden der kurz- und langzeitige Einfluss des Wassers bei isothermer Feuchtebeladung bei 60°C auf das mechanische Verhalten von zwei Klebstoffen auf Basis von Polyurethan untersucht. In einem umfangreichen Versuchsprogramm standen dabei die Weitereaktion, die chemische Degradation und die Weichmachung der Klebstoffe infolge der Feuchtigkeitsaufnahme im Fokus. Die Alterungsmechanismen wurden mit experimentellen Methoden analysiert. Auf Basis dieser Daten wurde das zeitabhängige mechanische Verhalten mit Hilfe eines mikromechanisch motivierten visko-hyperelastischen Netzwerkmodells modelliert. Der Einfluss der Feuchte auf die Modellparameter wurde durch ein nichtlineares Diffusionsmodell beschrieben. Durch Kombination mit einem Phasenfeldmodell konnten bruchmechanische Parameter wie die Energiefreisetzungsrate aus dem visko-hyperelastischen Modell berechnet und mit Hilfe von Versuchsergebnissen validiert werden.