Institut für Mechanik an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für M Institut für M FAKULTÄT FÜR LUFT- UND RAUMFAHRTTECHNIK Institut für M Institut für MECHANIK Projekttreffen 11 / 2011 Simulation and numerical implementation of chemo-thermomechanical aging of rubber B.Musil, M.Johlitz, A.Lion Institute of Mechanics Universität der Bundeswehr München 85579 Neubiberg, Germany COMSOL Conference 2016 Munich
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Institut für Mechanik an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik
Institut für MInstitut für MF A K U L T Ä T F Ü R L U F T - U N D R A U M F A H R T T E C H N I K
Institut für MInstitut für MECHANIK
Projekttreffen 11 / 2011
Simulation and numerical implementation of chemo-thermomechanical aging of
rubber
B.Musil, M.Johlitz, A.Lion
Institute of Mechanics
Universität der Bundeswehr München
85579 Neubiberg, Germany
COMSOL Conference 2016 Munich
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• Introduction and motivation
• Constitutive modelling approach
• Implementation into COMSOL
• Simulations
• Summary and outlook
Outline
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• Introduction and motivation
• Constitutive modelling approach
• Implementation into COMSOL
• Simulations
• Summary and outlook
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moisture temperature oxygen
ozone chemicals mechanical loads
oil radiation
External influences on elastomers in technical applications
source: www.timcorubber.com
O2
O3
UV
F
Introduction & motivation
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DLO Effect
Tension/Compression set
• Change of mechanical properties due to aging
• Tension/Compression set
• DLO Effect
• Material behavior: nonlinear thermoviscoelasticity
Modell requirements
Aging induced stress relaxation
Introduction & motivation
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Oxidation due to
Oxygen and temperature
Thermal
induced
Network
scission
Thermal
induced
Network
reformation
Chemical Aging
Ehrenstein (2007)
Chemical Aging
• Irreversible chemical change as a result of oxygen diffusion and
reaction with the elastomer; elevated temperatures accelerate the
aging process
• Degeneration of chemical bonds (Network-Degradation)
• Formation of new network junctions (Network-Reformation)
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Institut für MInstitut für MF A K U L T Ä T F Ü R L U F T - U N D R A U M F A H R T T E C H N I K
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• Introduction and motivation
• Constitutive modelling approach
• Implementation into COMSOL
• Simulations
• Summary and outlook
Outline
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