Charakterisierung niederimpedanter Werkstoffe unter dynamischen Lasten

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Grenzen bestehender dynamischer Werkstoffprüfeinrichtungen in Bezug auf die Charakterisierung niederimpedanter Werkstoffe unter crashrelevanten Belastungen analysiert und erweitert. Dazu wurden Fallgewichtsanlagen und Split-Hopkinson-Pressure-Bars auf ihre Eignung zur Werkstoffcharakterisierung niederimpedanter Materialien im Verzerrungsratenbereich von 200 1/s bis ca. 5000 1/s untersucht. Nachdem die Limitierungen festgestellt waren, wurde basierend auf diesen Erkenntnissen ein Konzept für eine Prüfanlage zur dynamischen Untersuchung von niederimpedanten Werkstoffen vorgestellt und umgesetzt. Mit der in dieser Arbeit entwickelten Prüfanlage können niederimpedante Werkstoffe im Verzerrungsratenbereich von ca. 200 1/s bis 5000 1/s unter Druckbelastung charakterisiert werden, ohne dass die gemessenen Spannungssignale von störenden Schwingungen überlagert werden. Dabei lassen sich sehr geringe Plateauspannungen von wenigen Kilopascal mit einem sehr guten Signal-Rausch-Verhältnis auflösen. In Abhängigkeit des zu untersuchenden Probenmaterials können mit dem Direktimpakt maximale Stauchungen von über 98 Prozent erreicht werden. Anhand der entwickelten Modelle lassen sich die Versuchsparameter in der Art und Weise optimieren, dass störende Wellen- und Massenträgheitseffekte minimiert werden.