Finite-Elemente-Analyse und Lebensdauervorhersage von gewebeverstärkten Elastomermembranen

Elastomermembranen werden als Flachmembranen in oszillierenden Pumpen oder für druckbetätigte kurzhubige Stell- und Regelorgane eingesetzt. Im Vergleich zu Metallmembranen sind Elastomermembranen sehr weich und nachgiebig. Zur Verstärkung und Widerstandsfähigkeit von Elastomermembranen werden häufig Gewebe in das Elastomer eingelegt. Die Membranen sind oftmals einer Vielzahl an komplexen und hochbelasteten Schaltzyklen ausgesetzt und müssen aufgrund ihrer wichtigen Funktion optimale Lebensdauereigenschaften erfüllen.

Aufgrund der Komplexität der Elastomermembranen ist eine zuverlässige Abschätzung der mechanischen und der Lebensdauereigenschaften allein auf Basis von Erfahrungswerten kaum möglich. Im Rahmen dieses Projektes soll mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) ein Simulationswerkzeug entwickelt werden, das zur realitätsnahen Verformungs- und Lebensdaueranalyse von gewebeverstärkten Elastomermembranen eingesetzt werden kann.

19900_ Finite element analysis and service life prediction of fabric-reinforced elastomer membranes

Elastomer diaphragms are used as flat diaphragms in oscillating pumps or for pressure-actuated short-stroke actuators and control elements. Compared to metal diaphragms, elastomer diaphragms are very soft and flexible. Fabrics are often inserted into the elastomer to make elastomer diaphragms stronger and more resistant. The diaphragms are often exposed to a large number of complex and highly stressed switching cycles and must have optimum service life properties due to their important function.

Due to the complexity of elastomer membranes, it is hardly possible to reliably estimate the mechanical and service life properties based on empirical values alone. The aim of this project is to use the finite element method (FEM) to develop a simulation tool that can be used for the realistic deformation and service life analysis of fabric-reinforced elastomer membranes.