Modellierung und Validierung des thermisch-mechanischen Verhaltens von Dehnungsmessstreifen

Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Modells für Dehnungsmessstreifen (DMS). DMS werden auf Bauteile verklebt, die eine Belastung erfahren. Diese Belastung führt zu einer Dehnung des Bauteils, welche wiederum zu einer Dehnung des DMS führt und seinen elek- trischen Widerstand ändert. Der Widerstand des DMS ändert sich allerdings nicht nur durch eine Dehnung, sondern auch durch Temperatureinflüsse. Daher wird in dieser Arbeit der Fokus auf das thermisch-mechanische Verhalten eines DMS gelegt. Es werden Folien-DMS ohne Last betrachtet. Diese werden jeweils als ein Schichtverbund aus verschieden Materialien, wie die Trägerfolie, die Messgitterfolie und die Schutzfolie (falls vorhanden) gesehen. Mit der Laminattheorie werden die mechanischen Spannungen be- rechnet, die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten entstehen. Daraus lassen sich die Verzerrungen bestimmen. Diese Verzerrungen sind abhängig von der Temperatur innerhalb der jeweiligen Schicht. Daher wird ein thermischen Netzwerk erstellt, basierend auf der thermisch-elektrischen Analogie aus RC-Gliedern. Die Kapazitäten stellen das Wärmespeichervermögen der Schicht dar. Der Temperaturabfall über einer Kapazität liefert den Zeitverlauf der Temperaturerhöhung in der dazugehörigen Schicht. Mit diesen Zeitverläufen der Temperaturerhöhungen in den Schichten werden die Kräfte und Momente in den einzelnen Schichten, sowie der resultierende Dehnungstensor be- stimmt. In die Modellierung fließen die Temperaturabhängigkeiten des Übertragungsfaktors und des Grundwiderstands ein. Das Modell bestimmt zum einen den Einfluss der Eigenerwärmung, durch einen fließenden Strom im Messgitter, und zum anderen den Einfluss einer sprunghaften Änderung der Um- gebungstemperatur. Zudem geschieht dies für einen einseitig eingespannten sowie für einen verklebten DMS