DokIn Holz - Projekt P1 - Experimentelle Bestimmung und numerische Modellierung von Festigkeiten von Einzelfasern und Faser-Faser Bindungen in Papier

Die Festigkeits- und die Steifigkeitseigenschaften von Papier sind großen Streuungen unterworfen, da die Mikrostruktur der cellulosischen Fasern stark variiert. Im Wesentlichen werden diese Eigenschaften von der Festigkeit der Einzelfasern sowie der Festigkeit der Faser-Faser Bindungen und deren Brucheigenschaften bestimmt. Des Weiteren sind auch die Größe und die Anzahl der Bindungsflächen zwischen den Fasern von wesentlicher Bedeutung. Durch das hygroskopische Verhalten der Holzpolymere sind die mechanischen Eigenschaften darüber hinaus auch feuchtigkeits- und temperaturabhängig. Die große Vielfalt an Mikrostruktureigenschaften und mechanischen Beanspruchungsmöglichkeiten von Fasern und Faser-Faser Bindungen im Papiergefüge ist mit Hilfe experimenteller Methoden nur ansatzweise erfassbar und motiviert daher die Anwendung analytischer und numerischer Methoden der Mechanik zur Erforschung von Struktur-Funktionsbeziehungen von Papier auf unterschiedlichen Längenskalen. Daher werden in diesem Dissertationsprojekt Mikro-Zug- und Biegeversuche an Fasern und Faser-Faser Bindungen mit numerischer Modellierung kombiniert, um Bruchkenngrößen bei unterschiedlichen Versagenstypen und Mikrostruktur-Festigkeitsbeziehungen identifizieren zu können. Durch die Kombination von experimentellen Untersuchungen und Modellierungen kann ein besseres Verständnis des strukturdynamischen Verhaltens von Papier sowie dessen Verhalten unter Last gewonnen werden.