Experimentelle und simulative Untersuchung von auxetischen Aluminiumblechen

Auxetische Materialien zeichnen sich durch ihre negative Poissonzahl aus, die dafür sorgt, dass sich bei Zugbelastung das Material senkrecht dazu ausbreitet. Fast alle natürlichen Materialien besitzen eine positive Poissonzahl und weisen dieses Verhalten nicht auf. Durch Anpassung der makroskopischen Struktur lässt sich dieser Mechanismus jedoch aufprägen. Im Fokus steht die Charakterisierung auxetisch strukturierter Aluminiumbleche mit rechteckiger Perforation. Es werden die digitale Bildkorrelation (DIC) und Thermographie in-situ während eines quasistatischen Zugversuchs angewandt. Dabei können zum einen die lokalen Dehnungsfelder bestimmt und zum anderen die thermische Veränderung aufgrund elastischer und plastischer Deformationsprozesse ermittelt werden. Parallel wird eine gekoppelte thermo-mechanische Simulation umgesetzt und deren Ergebnisse mit den Versuchen korreliert. Zu den bereits genannten Prüfmethoden werden ex-situ vor und nach dem Zugversuch HF-Ultraschall Scans und Mikrotomographie Messungen an den Proben durchgeführt, mit denen sich Geometrische Veränderungen (z.B. Ausdünnung) oder beginnende Schädigungen in Form von Rissen darstellen lassen. Der Einsatz von auxetischen Materialien ist, aufgrund ihres hohen Porenanteils, vor allem im Bereich von Leichtbauanwendungen interessant. Hierfür ist eine möglichst genaue Beschreibung des Deformationsmechanismus notwendig.