TY - CHAP A1 - Gehlen, C. A1 - Kränkel, T. A1 - Meng, Birgit A1 - Osterminski, K. A1 - Meyer, F. A1 - Schröder, P. ED - Zilch, K. T1 - Baustoffe im Betonbau N2 - In dem Kap. „Baustoffe im Betonbau“ werden zunächst die Baustoffe vorgestellt, die für die Herstellung von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken erforderlich sind (im Wesentlichen Beton, Betonstahl und Spannstahl). Herstellungsbedingte, typische Eigenschaftsprofile der Baustoffe werden aufgezeigt und ein Bezug zu entsprechenden Anwendungsgebieten hergestellt. KW - Betontechnik KW - Bindemittel KW - Betonstahl KW - Spannstahl KW - Herstellungsprozesse KW - Eigenschaften KW - Anwendungsbeispiele PY - 2019 SN - 978-3-658-21749-5 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-21749-5_15-1 SP - 1 EP - 63 PB - Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH AN - OPUS4-54173 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - Umgebungsinduzierte Spannungsrissbildung (ESC) von PE-HD induziert durch äußerliche Einwirkung organischer Flüssigkeiten N2 - Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) wird als Werkstoff für Rohre und Behälter für den Transport und zur Lagerung von Gefahrgütern verwendet. Für die Beurteilung und technische Freigabe dieser Materialien ist insbesondere das Verständnis des Schädigungsmechanismus des langsamen, umgebungsbedingten Spannungsrisses (engl.: „environmental stress cracking“, ESC) essentiell. ESC tritt bei relativ geringen auf einen Werkstoff einwirkenden mechanischen Spannungen auf. An lokalen Fehlstellen (z.B. Defekte, Inhomogenitäten, Kerben) beginnend wächst ein Riss langsam durch das Material und führt nach gewisser Zeit zu einem charakteristischen, pseudo-spröden Bruch. Dabei wird das Risswachstum durch äußere Medieneinwirkung zusätzlich entscheidend beeinflusst. Dieses langsame Risswachstum wird als Hauptursache für das plötzliche und unerwartete Versagen von Polymerwerkstoffen angesehen. Eine etablierte Prüfmethode zur Bewertung des Materialverhaltens gegenüber dieses Schädigungsmechanismus ist der Full-Notch Creep Test (FNCT), der für PE-HD Behältermaterialien üblicherweise unter Verwendung von wässrigen Netzmittellösungen (Arkopal N 100) durchgeführt wird. Die aus dem FNCT erhaltene Standzeit dient dabei als Bewertungskriterium für verschiedene PE-HD-Werkstoffe. In einer Studie wurden neben einer typischen Arkopal-N-100-Netzmittellösung praktisch relevante, organische Flüssigkeiten wie Biodiesel und Diesel als Testmedien verwendet, um deren Einfluss auf das ESC-Verhalten von PE-HD-Behältermaterialien zu charakterisieren. Neben der klassischen Standzeit-Auswertung erfolgte eine erweiterte Bruchflächenanalyse mittels Licht- (LM), Laserscanning- (LSM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM). Insbesondere die LSM erlaubt eine schnelle und einfache Unterscheidung pseudo-spröder und duktiler Bruchbilder, die zur Beurteilung der Repräsentativität des FNCT für das dem Spannungsriss zugrundeliegenden langsamen Risswachstum von Bedeutung ist. T2 - Polymer Service GmbH Merseburg - "Lebensdauerabschätzung von Polymerwerkstoffen - Möglichkeiten und Grenzen" CY - Merseburg, Germany DA - 27.03.2019 KW - Environmental Stress Cracking (ESC) KW - Slow Crack Growth (SCG) KW - Spannungsriss KW - Polyethylen hoher Dichte KW - Full-Notch Creep Test (FNCT) KW - Bruchflächenanalyse KW - Laserscanningmikroskopie (LSM) PY - 2019 AN - OPUS4-52947 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Titscher, Thomas A1 - Unger, Jörg F. A1 - Oliver, Javier T1 - High-order cycle jump integration of a concrete fatigue damage model N2 - Fatigue models that accurately resolve the complex three-dimensional failure mechanisms of concrete are numerically expensive. Especially the calibration of fatigue parameters to existing Wöhler lines requires solving for thousands or millions of cycles and a naive cycle-by-cycle integration is not feasible. The proposed adaptive cycle jump methods provide a remedy to this challenge. They greatly reduce the numerical effort of fatigue simulations and provide the basis for a development of those models. T2 - 8th GACM Colloquium on Computational Mechanics CY - Kassel, Germany DA - 28.08.2019 KW - Time scale separation KW - Cycle jump KW - Fatigue damage PY - 2019 AN - OPUS4-52191 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank T1 - AKR an Betonfahrbahndecken – ausgewählte Einflussgrößen und neuartige AKR-Vermeidungsstrategie N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt Schäden an vor 2005 hergestellten Betonfahrbahndecken aufgetreten, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Vor diesem Hintergrund werden in diesem Beitrag zunächst die Voraussetzungen und ausgewählte Einflussgrößen für eine schädigende AKR aufgezeigt. Besondere Aufmerksamkeit wird dabei der Rolle des Tausalzeintrags durch den Winterdienst bei Betonfahrbahndecken geschenkt. So wird mit Löseversuchen in 1 M KOH-Lösung zweier Gesteinskörnungen bei 80 °C gezeigt, dass mit zunehmender NaCl-Zugabe die Löslichkeit von SiO2 zunimmt und die von Al2O3 eine Verminderung erfährt. Basierend auf dem so exemplarisch erbrachten Nachweis für die Verstärkung der schädigenden AKR durch das Tausalz wird die Notwendigkeit und Richtigkeit der Durchführung von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr im ARS 04/2013 zur zukünftigen Vermeidung von AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im Rahmen von Neubau- und Erneuerungsmaßnahmen im Bundesfernstraßennetz belegt. Zusätzlich durchgeführte WS-Grundprüfungen nach dem ARS 04/2013 mit den beiden Gesteinskörnungen der Löseversuche veranschaulichen, dass die nach der Alkali-Richtlinie des DAfStb als unbedenklich eingestuften Gesteinskörnungen bei den Betonversuchen mit Alkalizufuhr durchaus als alkaliempfindlich bewertet werden können. Dies wiederum führt zu einer Verminderung der für den Betonstraßenbau verfügba-ren Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung der als grenzwertig alkaliemp-findlich eingestuften Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungsprozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung zur Vermeidung bzw. Verminderung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zurzeit im Auftrage der BASt an der BAM ein Forschungsvorha-ben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste Ergebnisse dieses Projekts vorge-stellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (D > 8)/Unterbeton und einem Oberbeton 0/8 mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss zweier Hydrophobierungsmit-tel auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganzheitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letz-teren stehen zunächst die mechanischen und hygrischen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss beider Hydro-phobierungsmittel auf die schädigende AKR mittels AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr beleuchtet. Dabei gelangen ergänzend zur Beurteilung des Tausalzeintrags die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) und zur Bewertung der Ausprägung der AKR und sekundä-ren Ettringitbildung (SEB) die Dünnschliffmikroskopie zum Einsatz. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - AKR, Betonfahrbahndecke, Tausalzeintrag, Innenhydrophobierung PY - 2019 SN - 978-3-7640-0633-4 SP - 159 EP - 175 PB - Verlag Bau + Technik GmbH CY - Erkrath AN - OPUS4-51563 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Huismann, Sven A1 - Zeiml, M. A1 - Korzen, Manfred A1 - Millard, A. ED - Millard, A. ED - Pimienta, P. T1 - Engineering Modelling N2 - This chapter presents the most commonly used approach to analyse the thermo-mechanical behaviour of concrete structures subjected to high temperatures as in the case of fire loading. Prescriptions of the Eurocode are detailed for the thermal as well as the mechanical analysis. Finally, recommendations from two national (Austrian and German) guidelines give some improvements for Underground infrastructure. KW - Concrete KW - High temperature KW - Stress-strain-relation PY - 2019 SN - 978-3-030-11995-9 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-11995-9 SN - 2213-204X SN - 2213-2031 SP - 15 EP - 25 PB - Springer CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-51186 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Meftah, F. A1 - Pesavento, F. A1 - Davie, C. A1 - Dal Pont, S. A1 - Zeiml, M. A1 - Korzen, Manfred A1 - Millard, A. ED - Millard, A. ED - Pimienta, P. T1 - Advanced Modelling N2 - In this chapter, advanced models based on a General thermo-Hydro-Mechanical (THCM) Framework are considered. In These approaches, the concrete is considered as a porous medium, the pores of which are partly filled by gas (a mixture of air and vapour) and water. KW - Concrete KW - High temperature KW - Stress-strain-relation PY - 2019 SN - 978-3-030-11994-2 SN - 978-3-030-11995-9 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-030-11995-9 SN - 2213-204X SN - 2213-2031 SP - 27 EP - 65 PB - Springer CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-50174 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Berchtold, Florian T1 - Metamodel for complex scenarios in fire risk analysis of road tunnels N2 - The risk analysis of road tunnels faces a growing complexity in fire scenarios, e.g. caused by new energy carriers. Essentially, such complex scenarios involve many interactions between the tunnel users, the fire source and the safety measures. One example is the alarm of tunnel users either initiated by the perception of smoke or by the fire alarm system. To consider these interactions for the quantification of consequences, e.g. fatalities, risk analysis requires a complex model. However, the complex model can compute in practice only few discrete scenarios due to its high computational cost, whereas risk analysis generally needs the consequences of a high number of random scenarios. Metamodels can solve this contradiction. They are able to approximate the consequences of many random scenarios with low computational cost based on the consequences of few discrete scenarios computed with the complex model. The efficiency of metamodels depends on the required number of these discrete scenarios. In this sense, this dissertation proposes an efficient metamodel within an innovative methodology for risk analysis of road tunnels to allow to consider an increased complexity of scenarios. This metamodel applies the following methods or models: the projection array-based design method specifies the experimental design for the discrete scenarios; the combination of the fire model FDS and the microscopic evacuation model FDS+Evac constitutes the complex model; and moving least squares produces the response surface model. The response surface model approximates the consequences of the random scenarios and therewith introduces an uncertainty, called metamodel uncertainty, which is quantified with the prediction interval method. Additionally, stochastic individual characteristics of tunnel users in discrete scenarios computed with FDS+Evac attribute evacuation uncertainties to the consequences. An original development in this dissertation, the ’direct approach’, directly transfers the evacuation uncertainties of the discrete scenarios to any random scenario. The evaluation of the metamodel in this dissertation shows following results. Firstly, the response surface model sufficiently represents the consequences of the complex model. Secondly, the metamodel uncertainty is also essential for this representation, but the prediction interval method reveals a drawback in the risk analysis. Potential approaches to deal with this drawback are discussed. Finally, the direct approach reproduces the evacuation uncertainty of the complex model which then clearly affects the consequences of random scenarios. Therefore, the consideration of the evacuation uncertainty plays an important role for the risk analysis. Furthermore, the projection array-based design method was adapted in this dissertation with two approaches, namely the combination of the experimental designs for FDS and FDS+Evac as well as their sequential refinement. Both approaches contribute to the efficiency of the metamodel. These results lead to following conclusions. Firstly, the metamodel efficiently integrates the consequences of discrete scenarios into risk analysis and thus allows to consider an increased complexity. Secondly, the metamodel is an advancement for risk analysis not only for road tunnelsbutalsomoregeneralinfiresafetyengineering. Forthesetworeasons,themetamodel might be interesting for other methodologies for risk analysis. In addition, the metamodel is generic and is therefore widely applicable on other issues beside from risk analysis, e.g. to assess the safety of structures related to time-consuming experiments depending on multiple variables. N2 - Risikoanalysen für Straßentunnel müssen eine immer größere Komplexität in Brandszenarien berücksichtigen, beispielsweise verursacht durch neue Energieträger. Dabei hängt die Komplexität von Szenarien mit einer Vielzahl von Interaktionen zwischen den Tunnelnutzern, der Brandquelle und den Sicherheitsmaßnahmen zusammen. Zum Beispiel werden Tunnelnutzer entweder direkt durch Rauch oder durch die Brandmeldeanlage alarmiert. Um die Interaktionen bei der Berechnung der Konsequenzen, wie z.B. getötete Personen, zu berücksichtigen, benötigen Risikoanalysen komplexe Modelle. Allerdings können komplexe Modelle wegen ihres hohen Zeitaufwandes nur wenige diskrete Szenarien simulieren, wohingegen Risikoanalysen auf Konsequenzen einer Vielzahl von Zufallsszenarien basieren. Als Lösung dieses Widerspruchs kommen Metamodelle in Betracht. Sie können die Konsequenzen von vielen Zufallsszenarien innerhalb kurzer Zeit näherungsweise berechnen und verwenden dafür die Konsequenzen von wenigen mit dem komplexen Modell simulierten diskreten Szenarien. Die Effizienz von Metamodellen hängt dabei mit der nötigen Anzahl von diskreten Szenarien zusammen. Demnach wird in dieser Dissertation ein effizientes Metamodell in eine selbst erstellteMethodikzurRisikoanalysefürStraßentunnelintegriert,umdamiteinehöhereKomplexität der Szenarien einbeziehen zu können. Das Metamodell setzt sich aus folgenden Methoden und Modellen zusammen: die ’projection array-based design’-Methode definiert den Simulationsplan für die diskreten Szenarien; eine Kombination aus dem Brandmodell FDS und dem mikroskopischen Evakuierungsmodell FDS+Evac bildet das komplexe Modell; und ’moving least squares’ dient zur Erstellung des Antwortflächenmodells. DasAntwortflächenmodellberechnetnäherungsweisedieKonsequenzen der Zufallsszenarien und erzeugt dadurch eine Unsicherheit, die Metamodellunsicherheit. Sie wird mit der ’prediction interval’-Methode bestimmt. Zusätzlich verursachen individuelle Eigenschaften der Tunnelnutzer in den mit FDS+Evac simulierten diskreten Szenarien Evakuierungsunsicherheiten in den Konsequenzen. Ein in der Dissertation neu entwickelter Ansatz, der ’direkte Ansatz’, überträgt die Evakuierungsunsicherheit der diskreten Szenarien unmittelbar auf die Zufallsszenarien. Die Untersuchung des Metamodels in der Dissertation führte zu folgenden Ergebnissen. Erstens,dasAntwortflächenmodellbildetdieKonsequenzenderdiskretenSzenarienausreichend genau ab. Zweitens, dazu trägt die Metamodellunsicherheit wesentlich bei. Allerdings zeigt die ’prediction-interval’-Methode einen Nachteil für die Risikoanalyse. Zur Lösung dieses Nachteils werden potentielle Ansätze diskutiert. Und drittens, der direkte Ansatz gibt die Evakuierungsunsicherheiten des komplexen Modells wieder, welche dann die Konsequenzen der Zufallsszenarien deutlich beeinflussen. Aus diesem Grund ist die Evakuierungsunsicherheit für die Risikoanalyse wichtig. Zusätzlich wurde die ’projection array-based design’Methode in dieser Dissertation mit zwei Ansätzen angepasst: der Verknüpfung beider Simulationspläne für FDS und FDS+Evac sowie deren schrittweisen Verfeinerung. Die Effizienz des Metamodels wird durch beide Ansätze erhöht. Diese Ergebnisse führen zu folgenden Schlussfolgerungen: erstens, das Metamodell integriert die Konsequenzen der diskreten Szenarien auf eine effiziente Weise in die Risikoanalyse und ermöglicht dadurch die Berücksichtigung einer höheren Komplexität; und zweitens, das Metamodell stellt einen Fortschritt für Risikoanalysen nicht nur für Straßentunnel sondern auch allgemein im Brandingenieurwesen dar. Aus diesen beiden Gründen kann das Metamodell für andere Methodiken zur Risikoanalyse interessant sein. Zudem ist das Metamodel flexibel auf andere Problemstellungen außerhalb der Risikoanalyse anwendbar, wie z.B. der Bewertung der Bauwerkssicherheit, welche von zeitaufwändigen Untersuchung und mehreren Variablen abhängt. KW - Metamodel KW - Surrogate KW - Uncertainty KW - Risk KW - Consequence KW - Fire KW - Evacuation KW - Tunnel PY - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hbz:468-20200114-101029-6 SP - 1 EP - 171 PB - Bergische Universität Wuppertal CY - Wuppertal AN - OPUS4-51039 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Otto, Peter T1 - Explicit dynamics and regularization in impact simulation N2 - Die Simulation des Materialverhaltens für ein Aufprallproblem erfordert sowohl präzise Methoden für die Kontaktformulierung als auch für die Wellenausbreitung nach dem Aufprall. Das numerische Modell des Aufprallproblems ist schlecht gestellt, weil die plötzliche Änderung der Geschwindigkeiten im Kontaktbereich zu unbegrenzten Beschleunigungen bei gleichzeitig kleiner werdenden Zeitschritten führt. Daraus resultieren Oszillationen in den Kontaktspannungen, die sich im Material ausbreiten. Bei einem dehnratenabhängigen Material, wie z.B. Beton, führen diese Oszillationen zu erheblichen numerischen Fehlern und falschen Vorhersagen für die Festigkeit des Materials. Eine Regularisierung ist daher erforderlich, um die Oszillationen zu vermeiden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die numerische Lösung des Kontaktproblems. Bei der Simulation des Aufprallproblems muss das nichtlineare Kontaktproblem in jedem Zeitschritt gelöst werden. Die Mortar-Methode mit der Segmentierung des Kontaktbereichs hat sich als sehr präzise erwiesen, stellt aber ein rechen- und entwicklungstechnisch aufwendiges Verfahren, vor allem für 3D Probleme, dar. Die numerische Modellierung des nachfolgenden Wellenausbreitungsproblems erfordert kleine Zeitschritte, um die Ausbreitung der Welle genau zu erfassen. Implizite Verfahren sind deshalb zu aufwendig. Explizite Verfahren sind effizient, allerdings nur wenn die Massenmatrix diagonal ist. In diesem Fall wird die Lösung eines linearen Gleichungssystems in jedem Zeitschritt vermieden. In dieser Arbeit wird für die numerische Lösung des Kontaktproblems ein gekoppelter finite Elemente - Non-Uniform Rational B-Spline (FE-NURBS) Ansatz verwendet. In dem gekoppelten Ansatz, wird eine NURBS Kurve bzw. Oberfläche zwischen die im Kontakt befindlichen Körper gebracht. Die Körper sind mit finiten Elementen vernetzt und die NURBS Schicht wird verwendet, um die Kontaktkräfte zu berechnen. Dadurch wird eine glatte isogeometrische Kontaktformulierung erreicht. Folglich kann eine Segmentierung des Kontaktbereichs vermieden und eine effiziente elementweise Integration zur Berechnung der Kontaktkräfte eingesetzt werden. Die Regularisierung des Aufprallproblems erfolgt mit einer nichtlinearen Penalty-Formulierung. Die Penalty-Funktion ist ein Polynom, was einen glatten Übergang zwischen Nicht-Kontakt und Kontakt während des Aufpralls ermöglicht. Die Penalty-Formulierung ist netzabhängig und wird steifer mit feiner werdendem Netz, wobei Oszillationen in den Kontaktpannungen weiterhin nicht auftreten. Zur effizienten Raum- und Zeitdiskretisierung für das Wellenausbreitungsproblem werden Verfahren höherer Ordnung eingesetzt. Explizite Zeitintegration wird kombiniert mit Raumdiskretisierung, die mit spektralen finiten Elementen erfolgt. N2 - The simulation of the structural response for impact scenarios strongly requires an accurate simulation of both the impact event as well as the subsequent wave propagation. The numerical modeling of the impact event is intrinsically ill-posed due to the instantaneous changes of velocities in the contact area, leading to unbounded accelerations for decreasing time steps which causes oscillations in the contact stresses. These oscillations then propagate into the bulk material. Using a rate dependent material model, like concrete, they might lead to significant errors and a wrong prediction of the structural response. A regularization is thus required to avoid oscillations in the contact stresses. Another issue is related to the numerical computation of the contact conditions. In impact simulations, the nonlinear contact computation needs to be evaluated in every time step. A segmentation technique of the contact area is accurate but time consuming and may result in a bottleneck for the simulation and implementation, especially for 3D problems. The modeling of the subsequent wave propagation requires small time steps, which is primarily due to accuracy reasons. Implicit schemes are thus not affordable. Explicit time integration schemes are efficient only for diagonal mass matrices, as in this case no solution of a linear system is required. In this work, a coupled finite element - Non-Uniform Rational B-Spline (FE-NURBS) approach is applied to impact problems. The coupled approach uses an intermediate NURBS layer to compute the contact forces between the contacting bodies discretized by FEs. The advantages of a smooth isogeometric contact formulation are used to compute the contact forces. A segmentation of the contact area is avoided and an efficient element-based integration is used. The impact event is regularized using a mesh dependent nonlinear penalty approach. The penalty function is a polynomial which ensures a smooth transition between the noncontact and the contact state during the impact. For finer meshes, the penalty regularization becomes stiffer while still avoiding artificial oscillations in the contact stresses. Efficient higher order space and time discretizations are used to model the wave propagation. Explicit time integration is combined with higher order spectral element spatial discretization. KW - Explicit dynamics KW - Impact simulation KW - Isogeometric analysis KW - Mortar method KW - Spectral elements PY - 2019 SN - 978-3-920395-70-8 SP - 1 EP - 104 CY - Braunschweig AN - OPUS4-51032 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Marschall, Niklas A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - An optical criterion for the assessment of Full-Notch Creep Test (FNCT) fracture surfaces N2 - The full-notch creep test (FNCT) is a common method to evaluate the environmental stress cracking (ESC) behavior of high-density polyethylene (PE-HD) container materials . The test procedure as specified in ISO 16770 provides a comparative measure of the resistance against ESC using the time to failure of specimens mechanically loaded in a well-defined liquid environment. Since the craze-crack damage mechanism underlying the ESC process is associated with brittle failure, the occurrence of globally brittle fracture surfaces is a prerequisite to consider an FNCT measurement as representative for ESC . Therefore, an optical evaluation of FNCT fracture surfaces concerning their brittleness is essential. Due to the experimental setup, an inevitable increase of the true mechanical stress and the associated appearance of small ductile parts on fracture surfaces is induced in any case. Hence, an FNCT experiment is considered as 'valid', if the corresponding fracture surface is predominantly brittle . Based on laser scanning microscopy (LSM) height data of FNCT fracture surfaces , a universal and easy-to-use phenomenological criterion was developed to assess the validity of distinct FNCT experiments. This criterion is supposed to facilitate a quick evaluation of FNCT results in practical routine testing. T2 - PPS Europe-Africa 2019 Regional Conference (PPS 2019) CY - Pretoria, South Africa DA - 18.11.2019 KW - Full-Notch Creep Test (FNCT) KW - Polyethylene, PE-HD KW - Fracture surface analysis KW - Environmental stress cracking (ESC) KW - Optical criterion KW - Brittle fracture PY - 2019 AN - OPUS4-50940 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Niebergall, Ute A1 - Böhning, Martin T1 - Addressing ESC using FNCT enhanced by optical fracture surface analysis N2 - During their lifetime, polymer components subjected to mechanical loads and environmental influences show a loss of their mechanical properties required for their specific applications. In this respect, the craze-crack damage mechanism slow crack growth (SCG) is relevant for PE-HD components used in high-performance applications such as pipes and containers for the storage and transport of dangerous goods. SCG is considered to be the major failure mechanism in polyolefins and it typically occurs suddenly and unexpectedly. Due to the fields of application, SCG is a safety relevant issue. To test for the resistance of PE-HD pipe and container materials against SCG, the full-notch creep test (FNCT) is widely applied in Europe. In this study, SCG phenomena in PE-HD are investigated in detail based on an improved FNCT, especially including the consideration of the influence of environmental liquids effecting the damage mechanism. Using an enhanced fracture surface and a crack propagation analysis with imaging techniques such as light microscopy (LM), laser scanning microscopy (LSM), X-ray computed tomography (CT-scan) and scanning electron microscopy (SEM), detailed data concerning SCG are obtained. The combined application of FNCT and such imaging techniques is explicitly advantageous and recommended to gain important information on damage occurring to PE-HD induced by mechanical stress and the influence of environmental liquids, which is essential within the Fourth Industry Revolution. T2 - PPS Europe-Africa 2019 Regional Conference (PPS 2019) CY - Pretoria, South Africa DA - 18.11.2019 KW - Polyethylene, PE-HD KW - Full-Notch Creep Test (FNCT) KW - Fracture surface analysis KW - Slow crack growth KW - Environmental stress cracking KW - Laser Scanning Microscopy (LSM) KW - Scanning Electron Microscopy (SEM) PY - 2019 AN - OPUS4-50939 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -