TY - CONF A1 - Schaumann, P. A1 - Schürmann, K. A1 - Pittner, Andreas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Automatically Welded Tubular X-Joints - Welding Procedure and Prediction of the Technical Fatigue Crack Location N2 - To increase the competitiveness of jacket substructures compared to monopiles a changeover from an individual towards a serial jacket production based on automated manufactured tubular joints combined with standardized pipes has to be achieved. Therefore, this paper ad-dresses the welding process of automated manufactured tubular X-joints. Additionally, fatigue tests of the automatically welded tubular joints are presented focusing on the location of the technical fatigue crack. The detected location of the technical crack is compared to numerical investigations predicting the most fatigue prone notch con-sidering the structural stress approach as well as the notch stress ap-proach. T2 - 29th International Ocean and Polar Engineering Conference CY - Honolulu, Hawaii, USA DA - 16.06.2019 KW - Notch stress approach KW - Tubular X-joints KW - Automated manufacturing KW - Fatigue tests KW - Structural stress approach PY - 2019 SN - 978-1-880653-85-2 SP - 4098 EP - 4105 AN - OPUS4-51848 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, Christian T1 - Chemometrics for the analysis of cement-based materials N2 - The analysis of the chemical composition of cement-based materials like concrete is a crucial task in civil engineering. Concrete is a multi-phase material made of cement, water, aggregates, additives and admixtures. During the damage assessment of concrete structures, the external ingress of harmful species like chlorine, alkalis or sulfates needs to be determined. In order to provide a fast and precise analysis of concrete the application of LIBS offers unique possibilities as the technique can detect all elements at air atmosphere. To determine the condition of concrete, the information about the chemical composition, the ingress of harmful species as well as the evaluation of characteristic values like the used cement type or the type of aggregates are needed. This work presents the two-dimensional evaluation of concrete samples using LIBS and multivariate data analysis of atomic and molecular emission. For the evaluation of the main components different classification methods will be applied to identify the heterogeneity of the samples. With respect to their specific phase, different species will be quantified using multivariate regression (PLS) and important figures of merit will be presented. All results will be verified using Standard procedure of wet chemistry (XRF, potentiometric titration and ICP-OES). T2 - 10th Euro-Mediterranean Symposium CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - Heterogeneous material KW - Chemometics KW - Cement KW - Concrete PY - 2019 AN - OPUS4-51838 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kömmling, Anja A1 - Simbruner, Kai A1 - Grelle, Tobias A1 - Jaunich, Matthias A1 - Zencker, Uwe A1 - Wolff, Dietmar A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Völzke, Holger T1 - Research at BAM for evaluating long term safety of container systems and components N2 - Safety of long term containment and storage of radioactive waste is an essential issue, which is increasingly gaining international attention. Extending interim storage beyond initial license periods is one of the major challenges worldwide. BAM has been involved in all kinds of radioactive waste container safety evaluation for storage and transportation including their long term performance from the very beginning. Today, all work related to the safe management of radioactive waste is linked by the activity field “Nuclear Waste Management” within the Focus Area “Energy” at BAM and in conjunction with a research strategy and agenda. Most recently, the working group “Long Term Safety of Container Systems and Components” was established to launch and perform research projects related to safety issues concerning the extended interim storage of radioactive waste. For example, within our project LaMEP, we investigate ageing effects of metal and elastomer seals as well as polymeric neutron shielding materials, which are container components that fulfil major safety functions. The results of the experiments help to understand the long term behaviour of these components. Likewise, our project BRUZL started at BAM in 2018 with the aim of developing a fracture mechanics approach to understand and describe a potential brittle failure mechanism of fuel cladding during long-term interim storage. BAM also contributes to the GRS project “Development of methods and models and international exchange for safety evaluation in the frame of interim storage of radioactive waste”. Additionally, BAM is involved in several international research programmes dealing with extended interim storage, such as the European Joint Programme on Radioactive Waste Management (EURAD), the Extended Storage Collaboration Program (ESCP) and IAEA Coordinated Research Projects. The present contribution provides a comprehensive overview of BAM research activities contributing to national and international gap analyses and to filling knowledge gaps regarding the safe long term management of radioactive waste. T2 - Annual Meeting on Nuclear Technology 2019 CY - Berlin, Germany DA - 07.05.2019 KW - Radioactive Waste KW - Long-term safety PY - 2019 SN - 978-3-926956-95-8 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-51486 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - Mobile LIBS system for evaluation of concrete structures on site N2 - Features and application of a mobile LIBS system for evaluation of concrete structures on-site. T2 - EMSLIBS 2019 CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - On-site KW - LIBS KW - Concrete KW - Mapping KW - Evaluation PY - 2019 AN - OPUS4-51711 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS for the analysis of concrete N2 - Special features and examples of using LIBS on concrete. T2 - Workshop on tandem LIBS/LA-ICP-MS CY - Berlin, Germany DA - 18.11.2019 KW - Mobile system KW - LIBS KW - Concrete KW - Damage KW - Chloride KW - Sulphate KW - Mapping PY - 2019 AN - OPUS4-51710 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Mobile LIBS-System for condition assesment of concrete structures on-site N2 - Application of a mobile LIBS system for on-site investigation of chemical composition of concrete. T2 - SMAR 2019 CY - Potsdam, Germany DA - 27.08.2019 KW - Mobile system KW - LIBS KW - Concrete KW - Damage KW - Chloride KW - Sulphate KW - Mapping PY - 2019 AN - OPUS4-51706 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - Fast quantitave chemical analysis of concrete using LIBS N2 - Overview of application of LIBS for the fast and automated quantitative chemical analysis of concrete. T2 - NDT-E Workshop CY - Berlin, Germany DA - 12.06.2019 KW - Sulphate KW - LIBS KW - Concrete KW - Damage KW - Chloride KW - Mapping PY - 2019 AN - OPUS4-51704 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Automated 2D chemical analysis of chloride content in concrete structures N2 - The application of a LIBS system is presented. A diode-pumped low energy laser (3 mJ, 1.5 ns, 100 Hz) and a compact NIR spectrometer are used. A scanner allows the two-dimensional element mapping. For the quantitative analysis calibration of the system is carried out with reference samples in a concentration range of chlorine of 0.05 wt.% to 2.5 wt.%. To determine the 2D distribution of harmful elements (Cl, C), concrete cores were drilled, split and analyzed directly. By comparing the chloride ingress and the carbonation, the interaction of both processes can be visualized in one measurement that takes less than 10 minutes with a drill core of 50 mm x 100 mm. Results obtained were compared and verified with standard measurements. T2 - Concrete Solutions 2019 CY - Cluj Napoca, Romania DA - 30.09.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51703 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS – Betonanalytik mit dem Laser N2 - Es wird ein alternatives Verfahren zur schnellen zweidimensionalen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Baustoffen vorgestellt. Dieses beruht auf der Kombination des Abtrags einer geringen Materialmenge durch einen gepulsten Laser, der Plasmaerzeugung und der Analyse der Lichtemission des Plasmas mittels optischer Spektroskopie. Es können prinzipiell alle Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden. Damit ist es möglich einerseits Informationen über den Baustoff an sich als auch über den Eintrag potentiell schädigender Elemente (z. B. Cl, C, Na, K, S) zu gewinnen. Das Verfahren kann automatisiert im Labor oder als mobile Version direkt vor Ort eingesetzt werden. Es liefert zweidimensionale Bilder der Elementverteilung in Echtzeit. Es kann ohne große Probenvorbereitung z. B. direkt an der Querschnittsfläche eines Bohrkernes gemessen werden. Die Messung dauert nur wenige Minuten. Das Prinzip der Messung, die Vor- und die Nachteile, sowie die verfügbare Gerätetechnik für den Einsatz im Labor oder direkt am Bauwerk werden vorgestellt. Abschließend werden praktische Beispiele für die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Erfassung des Chlorid-Eintrages, der Karbonatisierung und der Verteilung von Schwefel präsentiert. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 SP - 1 PB - InformationsZentrum Beton GmbH CY - Berlin AN - OPUS4-51675 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS – Betonanalytik mir dem Laser N2 - Es wird ein alternatives Verfahren zur schnellen zweidimensionalen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Baustoffen vorgestellt. Dieses beruht auf der Kombination des Abtrags einer geringen Materialmenge durch einen gepulsten Laser, der Plasmaerzeugung und der Analyse der Lichtemission des Plasmas mittels optischer Spektroskopie. Es können prinzipiell alle Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden. Damit ist es möglich einerseits Informationen über den Baustoff an sich als auch über den Eintrag potentiell schädigender Elemente (z. B. Cl, C, Na, K, S) zu gewinnen. Das Verfahren kann automatisiert im Labor oder als mobile Version direkt vor Ort eingesetzt werden. Es liefert zweidimensionale Bilder der Elementverteilung in Echtzeit. Es kann ohne große Probenvorbereitung z. B. direkt an der Querschnittsfläche eines Bohrkernes gemessen werden. Die Messung dauert nur wenige Minuten. Das Prinzip der Messung, die Vor- und die Nachteile, sowie die verfügbare Gerätetechnik für den Einsatz im Labor oder direkt am Bauwerk werden vorgestellt. Abschließend werden praktische Beispiele für die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Erfassung des Chlorid-Eintrages, der Karbonatisierung und der Verteilung von Schwefel präsentiert. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51673 LA - deu 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 - JOUR A1 - Schmid, Thomas A1 - Dariz, P. T1 - Raman Microspectroscopic Imaging of Binder Remnants in Historical Mortars Reveals Processing Conditions N2 - Binder remnants in historical mortars represent a record of the connection between the raw materials that enter the kiln, the process parameters, and the end product of the calcination. Raman microspectroscopy combines high structural sensitivity with micrometre to sub-micrometre spatial resolution and compatibility with conventional thin-sectional samples in an almost unique fashion, making it an interesting complementary extension of the existing methodological arsenal for mortar analysis. Raman spectra are vibrational fingerprints of crystalline and amorphous compounds, and contain marker bands that are specific for minerals and their polymorphic forms. Relative intensities of bands that are related to the same crystalline species change according to crystal orientations, and band shifts can be caused by the incorporation of foreign ions into crystal lattices, as well as stoichiometric changes within solid solution series. Finally, variations in crystallinity affect band widths. These effects are demonstrated based on the analysis of three historical mortar samples: micrometric distribution maps of phases and polymorphs, crystal orientations, and compositional variations of solid solution series of unreacted clinker grains in the Portland cement mortars of two 19th century castings, and the crystallinities of thermal anhydrite clusters in a high-fired medieval gypsum mortar as a measure for the applied burning temperature were successfully acquired. KW - Cement clinker remnants KW - High-fired gypsum KW - Thermal anhydrite KW - Spectroscopic imaging KW - Raman microscopy PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-515038 DO - https://doi.org/10.3390/heritage2020102 VL - 2 IS - 2 SP - 1662 EP - 1683 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-51503 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Panne, Ulrich T1 - Analytical Sciences: From Ostwald's maid to enabling science N2 - The talk will address the paradigm shift in Analytical Sciences in regard to chemistry as a discipline. To illustrate this metamorphose examples from spectroschemical analysis, ufluidics, bioanalysis, and the didgital transformation of analytical sciences are discussed. T2 - GDCh-Wissenschaftsforum 2019 CY - Aachen, Germany DA - 15.09.2019 KW - Spectrochemical analysis KW - Analytical Sciences PY - 2019 AN - OPUS4-51471 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schaumann, P. A1 - Schürmann, K. A1 - Pittner, Andreas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Automatically Welded Tubular X-Joints for Jacket Substructures N2 - To increase the competitiveness of jacket substructures compared to monopiles a changeover from an individual towards a serial jacket production based on automated manufactured tubular joints combined with standardized pipes has to be achieved. Therefore, this paper addresses fatigue tests of automatically welded tubular X-joints focusing on the location of the technical fatigue crack. The detected location of the technical crack is compared to numerical investigations predicting the most fatigue prone notch considering the structural stress approach as well as the notch stress approach. Besides, the welding process of the automated manufactured tubular X-joints is presented. KW - Tubular X-joints KW - Fatigue tests KW - Technical crack detection KW - Local fatigue spproaches PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-513228 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.1140 VL - 3 IS - 3-4 SP - 823 EP - 828 PB - Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-51322 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Javaheri, E. A1 - Pittner, Andreas A1 - Graf, B. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Instrumented indentation technique and its application for the determination of local material properties of welded steel structures N2 - The determination of mechanical properties of welded Steel structures such as strength or ductility is a subject of high interest for the majority of Companies in the area of metal Processing. The material Parameters can be obtained by performing the tensile test on the samples made from a part of a component. In some cases, it is highly expensive to produce the tensile specimens especially from the weld metal, which contains different type of microstructure such as weld seam or heat affected zone in an extremely small area. Therefore, a method is described in this paper to determine the material Parameters of high strength Steel structures and welded joints locally and without any additional effort to perform the tensile test. In this method, instrumented indentation technique (IIT), an indenter is pushed on the flat surface of a specimen in a certain period of time and simultaneously the applied force and the corresponding indentation path are measured. The data related to the force-indentation diagram is given as input to an artificial neural network (ANN) to obtain the material Parameters. The ANN can be trained by generating the large qualitative data sets with numerical Simulation of the IIT procedure. The Simulation must be run several times with the different material model parameter sets to generate the numerous force-indentation diagrams as the inputs of ANN. Then, the trained ANN is validated by performing the IIT on the welded joints and comparing the obtained material Parameters from ANN with the tensile test. Consequently, the mechanical properties of welded joints can be determined by performing the IIT and evaluating the resulting data by the ANN. T2 - 39. Assistentenseminar CY - Eupen, Germany DA - 12.09.2018 KW - Steel PY - 2019 SN - 978-396144-070-2 SP - 146 EP - 152 PB - DVS Media GmbH AN - OPUS4-51317 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnieder, V. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Additive Fertigung von Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen aus den Elementpulvern mittels Laserpulverauftragschweißen N2 - Additive Fertigungsverfahren gewinnen aufgrund der schnellen, flexiblen und kosten-günstigen Fertigung von Bauteilen zunehmend an Bedeutung. Das Laserpulverauf-tragschweißen (LPA) wurde anfangs hauptsächlich als Beschichtungsverfahren ein-gesetzt. Diese Technologie bewerkstelligt aber auch das Reparieren von verschlisse-nen Bauteilen, sodass diese zeitsparend und ressourcenschonend erneuert werden können. Die hohe Aufbaurate, die flexible Pulverzusammensetzung sowie die hohe Endkonturnähe ermöglichen heutzutage die Entwicklung und additive Fertigung von neuen Materialien, wie zum Beispiel Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen. T2 - 39. Assistentenseminar CY - Eupen, Germany DA - 12.09.2018 KW - Laserpulverauftragschweißen PY - 2019 SN - 978-3-96144-070-2 SP - 27 EP - 33 PB - DVS Media GmbH AN - OPUS4-51316 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - OsciCheck - Fluidische Erzeugung eines luftgekoppelten Ultraschallpulses N2 - Das ZIM-Projekt OsciCheck wird vorgestellt, die Funktionsweise eines fluidischen Oszillators erläutert und die nächsten Arbeitsschritte im Projekt dargestellt. T2 - Herbstworkshop der jungen DEGA CY - Berlin, Germany DA - 01.11.2019 KW - Fluidischer Oszillator KW - Ultraschall KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 AN - OPUS4-51294 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Knorr, Annett A1 - Fayet, G. A1 - Rotureau, P. A1 - Wehrstedt, Klaus-Dieter T1 - Predictive Methods for Determining the Thermal Decomposition Properties of Hazardous Substances N2 - Due to the fast development and availability of computers, predictive approaches are increasingly used in the evaluation process of hazardous substances complementary to experiments. Their use was recommended as alternative to experimental testing by the REACH regulation to complete the lack of knowledge on properties for existing substances that must be registered before 2018 (upon quantities). Among the proposed predictive approaches, Quantitative Structure Property Relationships (QSPR) are powerful methods to predict macroscopic properties from the only molecular structure of substances. In that context, the HAZPRED project (2015-2018, founded by the SAF€RA consortium) aims to develop theoretical models (e.g. QSPR) and small-scale tests to predict complex physico-chemical properties (e.g. thermal stability, explosivity) of hazardous substances to complete the lack of knowledge on these hazardous substances quickly or to understand their decomposition behaviour better. In particular, this contribution will present the work done in this project on the physical hazards of organic peroxides and self-reactive substances: gathering of existing experimental data, new experimental campaigns, review of existing models and proposition of new estimation methods. KW - QSPR KW - HAZPRED KW - Organic peroxides KW - Self-reactive substances PY - 2019 UR - https://www.aidic.it/ DO - https://doi.org/10.3303/CET1977057 SN - 2283-9216 VL - 77 SP - 337 EP - 342 PB - AIDIC CY - Milano AN - OPUS4-51282 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pimentel, A. S. O. A1 - Guesser, W. L. A1 - Portella, Pedro Dolabella A1 - Woydt, Mathias A1 - Burbank, J. T1 - Slip-rolling behavior of ductile and austempered ductile iron containing niobium or chromium N2 - The use of high niobium alloyed cast iron alloys is a relatively new approach in which the niobium addition intends to improve the properties of the material by the precipitation of hard niobium carbides during solidification. Steels can be replaced by ductile cast iron in some rolling applications, such as gears and cams, in order to reduce material costs. The aim of this work is to evaluate ductile iron alloyed with 1 weight percent (wt.%) niobium for the as cast specimens and with 1.8 wt.% and 2.4 wt.% niobium for the austempered specimens under lubricated slip-rolling tests using mixed/boundary conditions in an Amsler-type machine. Austempered ductile iron (ADI) alloyed with 1 wt.% chromium, or Carbidic ADI, was tested for comparison. For the as cast conditions, the niobium addition resulted in an increase of wear resistance owing to the low contact pressure of these tests. However, for the austempered specimens, the best performance was found for unalloyed ADI. The main factor acting in the initiation and propagation of cracks in ductile iron is the presence of the graphite nodules. The coarse carbides also contributed to the initiation of cracks and spalling of the material. KW - Ductile iron KW - Niobium alloying KW - Slip-rolling KW - Carbidic austempered ductile iron PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1520/MPC20180188 SN - 2165-3992 SN - 2379-1365 VL - 8 IS - 1 SP - 402 EP - 418 PB - ASTM International CY - West Conshohocken, Pa. AN - OPUS4-51209 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Linnemann, Konrad A1 - Quercetti, Thomas A1 - Ballheimer, Viktor A1 - Rolle, Annette A1 - Wille, Frank A1 - Kalinina, Elena T1 - Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Bewertung der Integrität abgebrannter Brennelemente unter Transportbedingungen N2 - Packages for the transport of spent nuclear fuel shall meet the International Atomic Energy Agency regulations to ensure safety under different transport conditions. The physical state of the spent fuel and the fuel rod cladding as well as the geometric configuration of fuel assemblies are important inputs for the evaluation of the package capabilities under these conditions. The mechanical behavior of spent fuel assemblies shall be analyzed with regard to the assumptions which are used in the containment and criticality safety analysis. The package as a mechanical system is characterized by a complex set of interactions, e. g. between the fuel rods within the assembly as well as between the fuel assemblies, the basket, and the cask containment. This complexity makes it difficult to assume appropriate mechanical loads for the spent fuel inside the package. Another challenge is the assumption of material properties which represent the variation of the fuel rods regarding cladding material, burn-up and the operation history sufficiently. The objective of this paper is to give an overview about the current approaches and research for the evaluation of spent fuel behavior within the package design approval procedure. In this context, analytical, numerical and experimental results are discussed. The presented work is achieved within a collaboration of BAM with national and international partners. T2 - BGZ Fachworkshop Zwischenlagerung CY - Berlin, Germany DA - 22.10.2019 KW - Transportbehälter KW - Radioaktive Stoffe KW - Brennelementverhalten KW - FE-Berechnungen PY - 2019 AN - OPUS4-51174 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Linnemann, Konrad A1 - Quercetti, Thomas A1 - Ballheimer, Viktor A1 - Rolle, Annette A1 - Wille, Frank T1 - Experimental and numerical analyses of spent nuclear fuel behavior under transport conditions N2 - Packages for the transport of spent nuclear fuel shall meet the International Atomic Energy Agency regulations to ensure safety under different transport conditions. The physical state of the spent fuel and the fuel rod cladding as well as the geometric configuration of fuel assemblies are important inputs for the evaluation of the package capabilities under these conditions. The mechanical behavior of spent fuel assemblies shall be analyzed with regard to the assumptions which are used in the containment and criticality safety analysis. The package as a mechanical system is characterized by a complex set of interactions, e. g. between the fuel rods within the assembly as well as between the fuel assemblies, the basket, and the cask containment. This complexity makes it difficult to assume appropriate mechanical loads for the spent fuel inside the package. Another challenge is the assumption of material properties which represent the variation of the fuel rods regarding cladding material, burn-up and the operation history sufficiently. The objective of this paper is to give an overview about the current approaches and research for the evaluation of spent fuel behavior within the package design approval procedure. In this context, analytical, numerical and experimental results are discussed. The presented work is achieved within a collaboration of BAM with national and international partners. T2 - Abteilungskolloquium 3.3 CY - Berlin, BAM Fabeckstraße DA - 02.10.2019 KW - Transportbehälter KW - Radioaktive Stoffe KW - Brennelementverhalten KW - FE-Berechnungen PY - 2019 AN - OPUS4-51173 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Luco Colilles, Arnau T1 - Evaluation of two compact near-infrared spectrometers for the detection of microplastics in soil samples N2 - In the last years, the Process Analytical Technology (PAT) research field has become of great importance due to its connection with the industrial world. This industry related research, along with the evolutionary progress that technology has seen lately, has allowed that key analytical techniques in an industrial environment have undergone a radical development. One of these techniques has been the near-infrared spectroscopy (NIRS). This technique, currently common in "online" industrial analysis, has seen a remarkable revolution, especially since the introduction of the microelectromechanical systems technology (MEMS) in the spectroscopy field. Nowadays it is possible to find compact spectrometers no bigger than a wristwatch in the market. Although there is an unavoidable question: can these compact spectrometers actually compete against the traditional spectrometers? In this project different calibration parameters of two compact NIR spectrometers ("Spectral Engines Oy NIR-One Sensor NM2.0", with 1550 to 1950 nm range; and "NeoSpectra Si-ware", with 1300 to 2550 nm range) were evaluated, and the obtained results were compared with a reference spectrometer ("Bruker Optik GmbH Matrix-F", with 15000 to 4000 cm–1 range). In order to obtain the different calibration parameters, a sequence of quality performance tests were conducted. The results obtained after the different experiments carried out with both compact spectrometers prove that their performance is more than acceptable for routine analysis. Afterward, model samples of different microplastics in soil at different known concentration were analyzed with all three spectrometers. Chemometric models capable to identify and classify microplastics in soil were established. For this analysis five of the most used plastics worldwide were used: polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and polyvinyl chloride (PVC). After the Principal component analysis (PCA), it can be seen that only the NIR-One NM2.0 is capable to differentiate all types of microplastics in soil at concentrations of 1–2 %, while the NeoSpectra Si-ware is unable to identify the PET sample. KW - Near-infrared KW - Microplastics KW - Compact spectrometers PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-511626 UR - http://hdl.handle.net/2445/138198 SP - 1 EP - 29 PB - Universitat de Barcelona CY - Barcelona AN - OPUS4-51162 LA - eng 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 DO - 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 DO - 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 - Vandrich, Jasmina T1 - Metabolic engineering in Halomonas elongata N2 - Halomonas elongata is a halophilic γ-proteobacterium that synthesizes and accumulates the compatible solute ectoine to cope with osmotic stress in saline environments. Ectoine possesses protecting properties and stabilizes proteins as well as whole cells against stresses like ionizing radiation and cytotoxins. These properties make ectoine a highly demanded ingredient in cosmetics and pharmaceuticals. To date H. elongata is the industrial Producer strain of ectoine, but several metabolic factors for optimum ectoine production remain to be explored. In this work, we used up to date Metabolic engineering approaches following the ‘Push, Pull, Block – strategy’ to examine targets that contribute to ectoine synthesis. Firstly, the basics of glucose catabolism were inspected to PUSH and enhance carbon flow towards ectoine synthesis. Secondly, lysine biosynthesis was targeted to BLOCK a pathway that is competing for precursors with ectoine synthesis. Thirdly, the mechanosensitive (MS) channels of H. elongata have been examined as possible excretion routes for ectoine. An overexpression of the ectoine excretion channels potentially could PULL out product at the end of ectoine synthesis and increase overall ectoine flux. For the interrogation of central metabolic pathways, we established the new molecular tool CRISPR-mediated interference (CRISPRi) for targeted modulation of gene expression. PUSH Glucose catabolism through the Entner-Doudoroff (ED) and Emden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway was targeted with CRISPRi and examined on gene expression level for ist response to changing salinity and different carbon sources. Changing salinity did not influence gene expression levels of glucose catabolism but the carbon source glucose triggered glycolysis through the (ED) pathway. When gene expression of the ED pathway was downregulated with CRISPRi, the growth rates remained constant. The observations indicate a metabolic overflow mechanism for glycolysis, in which fluxes are constantly high - even at lower salinity when no resources are demanded for ectoine synthesis. The further analysis of glucose to product conversion rates will advise optimum conditions for future industrial cultivation processes. BLOCK Lysine biosynthesis was downregulated with CRISPRi, which led to a significant increase in ectoine production. Hence, the blockage of lysine biosynthesis would be a valuable strategy for the optimization of the industrial producer strain in future studies. PULL MS channels and ectoine regulation are inevitably connected in osmoadaptation. Therefore, ectoine excretion, growth performance and gene expression levels of the MS channels were monitored in steady state conditions and in response to osmotic shock in the wildtype strain and in a MS channel deletion mutant. We observed that the MS channels were essential for the survival of osmotic shock but surprisingly their presence reduced cell growth under high salinity. The MS channels were only partially responsible for ectoine excretion. Thus, alternative ectoine excretion channels must exist and remain to be explored. KW - Halomonas elongata KW - Ectoine KW - CRISPR dCas9 PY - 2019 SP - 1 EP - 94 CY - Potsdam AN - OPUS4-51094 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scholtz, G. A1 - Staude, Andreas A1 - Dunlop, J.A. T1 - Trilobite compound eyes with crystalline cones and rhabdoms show mandibulate affinities N2 - Most knowledge about the structure, function, and evolution of early compound eyes is based on investigations in trilobites. However, these studies dealt mainly with the cuticular lenses and little was known about internal anatomy. Only recently some data on crystalline cones and retinula cells were reported for a Cambrian trilobite species. Here, we describe internal eye structures of two other trilobite genera. The Ordovician Asaphus sp. reveals preserved crystalline cones situated underneath the cuticular lenses. The same is true for the Devonian species Archegonus (Waribole) warsteinensis, which in addition shows the fine structure of the rhabdom in the retinula cells. These results suggest that an apposition eye with a crystalline cone is ancestral for Trilobita. The overall similarity of trilobite eyes to those of myriapods, crustaceans, and hexapods corroborates views of a phylogenetic position of trilobites in the stem lineage of Mandibulata. KW - Trilobite compound eyes KW - Computed Tomography PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-510784 DO - https://doi.org/10.1038/s41467-019-10459-8 SN - 2041-1723 VL - 10 SP - 2503 PB - Nature AN - OPUS4-51078 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Oesch, Tyler A1 - Stenzel, Ludwig A1 - Weise, Frank T1 - Non-destructive Evaluation of the Contribution of Polymer-Fibre Orientation and Distribution Characteristics to Concrete Performance during Fire N2 - Although concrete itself is not a combustible material, concrete mixtures with high density, such has high-performance concretes (HPCs), are susceptible to significant damage during fires due to explosive spalling. Past research has shown that the inclusion ofpolymer fibres in high density concrete can significantly mitigate this fire damage. The exact mechanisms causing this increased spalling resistance are not yet fully understood, but it is thought that the fibres facilitate moisture transport during fire exposure, which in turn contributes to relief of internal stresses in the spalling-susceptible region. In this study, X-ray Computed Tomography (CT) was applied to observe the interaction between polymer fibres and cracking during thermal exposure. For this purpose, two concrete samples containing different polymer fibre types were subjected to incremental application of a defined thermal exposure. CT images were acquired before and after each thermal exposure and powerful image processing tools were used to segment the various material components. This enabled a detailed analysis of crack formation and propagation as well as the visualization and quantification of polymer fibre characteristics within the concrete. The results demonstrated that the orientation of both fibres and cracks in polymerfibre reinforced concrete tend to be anisotropic. The results also indicated that crack geometry characteristics may be correlated with fibre orientation, with cracks tending to run parallel to fibre beds. Clear quantitative relationships were also observed between heating and increasing cracking levels, expressed in terms of both crack surface area and crack volume. KW - Concrete KW - Fire resistance KW - Polymer fibre PY - 2019 SN - 978-3-030-00867-3 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-00868-0_4 VL - 95 SP - 51 EP - 73 PB - Springer Nature Switzerland AG CY - Zürich AN - OPUS4-51077 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Khrapov, D. A1 - Surmeneva, M. A1 - Koptioug, A. A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Léonard, Fabien A1 - Bruno, Giovanni A1 - Surmenev, R. T1 - X-ray computed tomography of multiple-layered scaffolds with controlled gradient cell lattice structures fabricated via additive manufacturing N2 - In this paper we report on the characterization by X-ray computed tomography of calcium phosphate (CaP) and polycaprolactone (PCL) coatings on Ti-6Al-4V alloy scaffolds used as a material for medical implants. The cylindrical scaffold has greater porosity of the inner part than the external part, thus, mimicking trabecular and cortical bone, respectively. The prismatic scaffolds have uniform porosity. Surface of the scaffolds was modified with calcium phosphate (CaP) and polycaprolactone (PCL) by dip-coating to improve biocompatibility and mechanical properties. Computed tomography performed with X-ray and synchrotron radiation revealed the defects of structure and morphology of CaP and PCL coatings showing small platelet-like and spider-web-like structures, respectively.  KW - Mechanical Engineering KW - Maskinteknik PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-510763 DO - https://doi.org/10.1088/1742-6596/1145/1/012044 SN - 17426588 VL - 1145 SP - 012044 PB - IOP AN - OPUS4-51076 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 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:468-20200114-101029-6 DO - https://doi.org/10.25926/evq8-h241 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 - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim A1 - Thiel, Erik A1 - Karagianni, Christina A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Burgholzer, P. A1 - Mayr, G. A1 - Jung, P. A1 - Caire, G. A1 - Ziegler, Mathias T1 - Photothermal super resolution image reconstruction using structured 1D laser illumination N2 - The separation of two closely spaced defects in fields of Thermographic NDE is very challenging. The diffusive nature of thermal waves leads to a fundamental limitation in spatial resolution. Therefore, super resolution image reconstruction can be used. A new concerted ansatz based on spatially structured heating and joint sparsity of the signal ensemble allows for an improved reconstruction of closely spaced defects. This new technique has been studied using a 1D laser array with randomly chosen illumination pattern. This paper presents the results after applying super resolution algorithms, such as the iterative joint sparsity (IJOSP) algorithm, to our processed measurement data. Different data processing techniques before applying the IJOSP algorithm as well as the influence of regularization parameters in the data processing techniques are discussed. Moreover, the degradation of super resolution reconstruction goodness by the choice of experimental parameters such as laser line width or number of measurements is shown. The application of the super resolution results in a spatial resolution enhancement of approximately a factor of four which leads to a better separation of two closely spaced defects. T2 - Quantitative Nondestructive Evaluation Conference 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Super resolution KW - Photothermal KW - Thermography KW - Laser PY - 2019 SP - Paper 8593, 1 PB - ASME AN - OPUS4-50924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin T1 - Experimentelle Untersuchungen zu Schäden an Folien- und Membranabdeckungen im Biogasbereich N2 - Bei Störfallauswirkungsbetrachtungen an Biogasanlagen muss das Versagen der Folien- oder Membranabdeckung des Fermenters untersucht werden. Hierbei sind insbesondere Risse in derselben hinsichtlich des austretenden Massenstromes an Biogas zu bewerten, ebenso wie der durch eine Zündung resultierende Flammenstrahl. Zurzeit existieren für Folien- oder Membranabdeckungen jedoch keine Erkenntnisse zu realistischen Ausflussziffern für die Massenstromberechnung. Im Leitfaden KAS-32 wird für Störfallauswirkungsbetrachtungen für die Berechnung des austretenden Massenstromes eine Ausflussziffer von 1 und eine „Leckfläche“ von 0,6 m2 vorgegeben. Die Anwendbarkeit verfügbarer Modelle zur Berechnung des Flammenstrahls ist bisher ebenso ungeklärt. Um diese Fragestellungen zu untersuchen, wurden in der BAM Versuche zur Bestimmung der Ausflussziffer, sowie der Zündung des austretenden Gases an einem 80 m3 Sack zur Speicherung von Biogas durchgeführt, der aus demselben Material besteht wie die in Biogasanlagen verwendeten Folien- und Membranabdeckungen. T2 - 14. Fachtagung Anlagen-, Arbeits- und Umweltsicherheit CY - Köthen, Germany DA - 07.11.2019 KW - Biogas KW - Riss KW - Folie KW - Ausflussziffer PY - 2019 AN - OPUS4-50864 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Kluge, Martin T1 - Experimentelle Untersuchungen zu Schäden an Membranabdeckungen im Biogasbereich N2 - Bei Störfallauswirkungsbetrachtungen an Biogasanlagen muss das Versagen der Membranabdeckung des Fermenters untersucht werden. Hierbei sind insbesondere Risse in derselben hinsichtlich des austretenden Massenstromes an Biogas zu bewerten, ebenso wie der durch eine Zündung resultierende Flammenstrahl. Zurzeit existieren für Membranabdeckungen jedoch keine Erkenntnisse zu realistischen Ausflussziffern für die Massenstromberechnung. Im Leitfaden KAS-32 wird für Störfallauswirkungsbetrachtungen für die Berechnung des austretenden Massenstromes eine Ausflussziffer von 1 und eine „Leckfläche" von 0,6 m2 vorgegeben. Die Anwendbarkeit verfügbarer Modelle zur Berechnung des Flammenstrahls ist bisher ebenso ungeklärt. Um diese Fragestellungen zu untersuchen, wurden in der BAM Versuche zur Bestimmung der Ausflussziffer, sowie der Zündung des austretenden Gases an einem 80 m3 Sack zur Speicherung von Biogas durchgeführt, der aus demselben Material besteht wie die in Biogasanlagen verwendeten Membranabdeckungen. T2 - 14. Fachtagung Anlagen-, Arbeits- und Umweltsicherheit CY - Köthen, Germany DA - 07.11.2019 KW - Biogas KW - Ausflussziffer KW - Membranabdeckung PY - 2019 SN - 978-3-89746-220-5 VL - 2019 SP - 142 EP - 152 AN - OPUS4-50857 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nazarzadehmoafi, Maryam A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Metz, Christian A1 - Li, Zongshu A1 - Jaenisch, Gerd-Rüdiger A1 - Waske, Anja T1 - Zerstörungsfreie Defekterkennung in additiv gefertigten Stufenkeilen aus Kunststoff mittels Röntgen-Rückstreuung N2 - Die Additive Fertigung (AM) wird eingesetzt, um komplexe Bauteile für die Luftfahrt-, Medizin- und Automobilindustrie kostengünstig und zeitsparend herzustellen. Der Einsatz von AM in der Industrie erfordert eine strenge Qualitätskontrolle der hergestellten Teile, um die geforderten Normen erfüllen zu können. Aus diesem Grund spielen die Prozessüberwachung und die Anwendung von Methoden der zerstörungsfreien Prüfung eine große Rolle, was im Fokus unserer aktuellen Forschung steht. In dieser Arbeit benutzen wir Röntgenrückstreuung, welche lediglich einen einseitigen Zugang zum Objekt benötigt, um innenliegende, künstlich hergestellte Defekte in additiv gefertigten Stufenkeilen aus Polyamid 12 (PA 12, Laser Sintering) sowie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS, Fused Layer Modeling) zu untersuchen. Dafür wurde ein von der Firma AS&E (Boston, USA) konstruierter Prototyp verwendet, der ursprünglich für den Sicherheitsbereich entwickelt wurde. Die Messung der Rückstreuung basiert auf der Flying-Spot Technik mit einem stark kollimierten Nadelstrahl, erzeugt von einem rotierenden Kollimator, wobei großflächige Detektoren die rückgestreute Strahlung sammeln. Da die Anforderungen an die räumliche Auflösung sowie die Kontrastempfindlichkeit in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) über denen im Sicherheitsbereich liegen, ist eine Optimierung des Prototyps notwendig, um eine Bildqualität zu erreichen, wie sie in der ZfP gefordert ist. Darüber hinaus wurden klassische Durchstrahlungsprüfungen durchgeführt, um die Fähigkeit des Rückstreusystems bei der Defekterkennung in den untersuchten Objekten einschließlich innenliegender Defekte vergleichen und bewerten zu können. Die nachweisbaren Poren und Lufteinschlüsse sind in den Durchstrahlungsaufnahmen, besonders bei den PA 12 Proben, kleiner als in den mittels Rückstreuung erzeugten Bildern. Daher ist eine weitere Optimierung des AS&E- Prototypen notwendig und zusätzliche Untersuchungen sind erforderlich, um die ZfP-Anforderungen zu erfüllen und die Anwendungsgrenzen dieses Geräts zu ermitteln. Jedoch zeigen Vergleichsmessungen mit gedruckten Leichtmetallen (Al), dass die Rückstreutechnik eine vielversprechende Methode zur in-situ Qualitätssicherung mehrerer cm großer Bauteile mit inneren Defekten ab ca. 400 μm Größe ist. T2 - Werkstoffwoche 2019 CY - Dresden, Germany DA - 18.09.2019 KW - Kunststoff und Röntgen-Rückstreuung KW - ZfP KW - Additive Fertigung PY - 2019 AN - OPUS4-50854 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kranzmann, Axel A1 - Midtlyng, Jan A1 - Schlitte, I.-V. A1 - Escoda de Pablo, S. T1 - Corrosion of VM12 SHC in Salt melt N2 - Alkali and alkaline earth chlorides are discussed as heat storage media and are characterized by their low price and high availability. Disadvantages are a high corrosion rate and formation of Cr6+ ions in the melt, as observed in various binary chlorine salt melts. In our work the system NaCl-KCl-MgCl2 is considered. The storage capacity in this salt system is between 2 and 3 MWh per 10 t salt, depending on composition, melting temperature and working temperature. At the same time the system offers a eutectic line, which allows a high variance of the composition and possibly different corrosion rates can be observed. Corrosion tests in melts were carried out and the corrosion layers investigated. The tests with chloride melts on 12% Cr steel show an inner corrosion zone of up to 40 µm depth after 96 hours. The corrosion mechanisms and potential solutions are discussed. T2 - EUROCORR 2019 CY - Sevilla, Spain DA - 09.09.2019 KW - Salt melt KW - Corrosion KW - VM12 SHC PY - 2019 AN - OPUS4-50759 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bayane, I. A1 - Long, Lijia A1 - Thöns, Sebastian A1 - Brühwiler, E. T1 - Quantification of the conditional value of SHM data for the fatigue safety evaluation of a road viaduct N2 - Fatigue safety verification of existing bridges that uses ‘‘re-calculation’’ based on codes, usually results in insufficient fatigue safety, triggering invasive interventions. Instead of “re-calculation”, Structural Health Monitoring (SHM) should be used for the assessment of the existing bridges. Monitoring systems provide data that can reduce uncertainties associated with the fatigue loading process and the structural resistance. The objective of this paper is to quantify the value of the SHM system implemented in a 60-years-old road viaduct to investigate its fatigue safety, through modeling of the fundamental decisions of performing monitoring in conjunction with its expected utility. The quantification of the conditional value of information is based on the decision tree analysis that considers the structural reliability, various decision scenarios as well as the cost-benefit assessments. This leads to a quantitative decision basis for the owner about how much time and money can be saved while the viaduct fulfills its function reliably and respects the safety requirements. The originality of this paper stands in the application of the value of information theory to an existing viaduct considering the fatigue failure of the system based on the monitoring data and the cost-benefit of monitoring method. T2 - 13th International Conference on Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering CY - Seoul, South Korea DA - 26.05.2019 KW - Fatigue safety KW - Value of information PY - 2019 SP - 275 EP - 288 CY - Seoul, South Korea AN - OPUS4-50809 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Aktuelles zur Sicherheit von Lithium-Ionen Akkus - Lagerung, Transporte, Brandschutzkonzepte N2 - Sicherheitskonzepte werden für die verschiedenen Szenarien für Lithiumakkus benötigt: Vor allem für den Bereich der Lagerung gibt es im Moment nur wenige Vorgaben. Im Vortrag werden verschiedene Brandschutzkonzepte vorgestellt. Für die Lagerung werden Empfehlungen ausgesprochen, die teilweise an die Vorgaben der Transportvorschriften anknüpfen. T2 - Forum 2019 zur Schadenverhütung der Arbeitsgemeinschaft Berlin Brandenburg (AGS) und AGBB Berlin e.V. CY - Berlin, Germany DA - 23.10.2019 KW - Lithiumbatterien KW - Brandschutzkonzepte KW - Lagerung KW - Gefahrguttransport PY - 2019 AN - OPUS4-50807 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Zulassungsregeln für Verpackungen von Lithiumbatterien N2 - Sicherer Transport defekter Batterien im Aufgabenbereich der BAM. T2 - 12. Fachkonferenz Lithiumbatterien CY - Frankfurt a.M., Germany DA - 21.01.2019 KW - Lithiumbatterien KW - ADR KW - Gefahrguttransport PY - 2019 AN - OPUS4-50803 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - Aktuelle Forschung - Technik für sichere Gefahrguttransporte N2 - Lithiumbatterien, Tanks und Druckgasflaschen: Ihnen ist gemeinsam, dass Gefahrguttransporte mit Ihnen sicher erfolgen müssen. Um dies zu gewährleisten, führt die BAM verschiedene Untersuchungen und Forschungsvorhaben durch. T2 - 35. Internationale Gefahrgut-Tage Hamburg CY - Hamburg, Germany DA - 17.02.2019 KW - Lithiumbatterien KW - Druckgefäße KW - Gefahrguttransport KW - ADR KW - Sicherheit PY - 2019 AN - OPUS4-50802 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Anita T1 - New ADR regulations for critical lithium batteries N2 - End of life batteries may be damaged or defective and may cause the risk of dangerous reactions. New ADR regulations allow them nevertheless to be tansported with the specifications of the national competent authority. BAM's approach. T2 - End-of-Life Batteries from Electrified Vehicles CY - Fredrikstad Oslo, Norway DA - 13.06.2019 KW - Dangerous goods KW - Defective Lithium batteries KW - ADR KW - Transport PY - 2019 AN - OPUS4-50801 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmidt, Anita T1 - Alles über Lithiumbatterien (I) N2 - Der Auftakt der Artikelserie beschäftigt sich mit den neuen Verpackungsvorschriften für defekte Lithiumbatterien, die beim Transport gefährlich reagieren können. Die Antworten auf die wichtigsten Fragestellungen. KW - Gefahrgutverpackungen KW - Lithiumbatterien KW - Gefahrgut KW - ADR PY - 2019 SN - 0016-5808 VL - 2019 IS - 06 SP - 20 EP - 23 PB - Storck Verlag CY - Hamburg AN - OPUS4-50800 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Gerrits, Ruben T1 - Data of "An experimental study of fungal olivine weathering" N2 - This file contains all the data used for the figures shown in the Dissertation of Ruben Gerrits with the title "An experimental study of fungal olivine weathering". In this study, the weathering-affecting, rock-inhabiting fungus, Knufia petricola A95 and the Fe-bearing olivine (Fe0.2Mg1.8SiO4) were selected to investigate fungi-induced effects on mineral dissolution. The availability of a melanin-deficient mutant (ΔKppks) of K. petricola A95, that produced more extracellular polymeric substances (EPS) than the wild type (WT), enabled comparative studies of the role of melanin and EPS in weathering processes. KW - Olivine KW - Weathering KW - Fungus PY - 2019 DO - https://doi.org/10.26272/opus4-48770 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-48770 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Qiao, Linan A1 - Herbrich, Uwe A1 - Nagelschmidt, Sven A1 - Keller, Christian T1 - A New Time-Temperature Equivalent Formulation for the Description of Thermo-rheologically Complex Behaviour N2 - Compared with the original time-temperature superposition (TTS) principle, an extended non-linear time-temperature equivalent (TTE) principle is suggested in this work. Results shown us, all application of TTS and most of the TTE parameters, for example, the Orr-Sherby-Dorn, Manson-Succop, Larson-Müller, Manson-Haferd, Mendelson-Roberts-Manson parameters and the more general ‘single metamodel’ from Haque–Stewart are special cases of the new suggested principle. The merits of this new method are discussed. T2 - 4th International Conference on Rheology and Modeling of Materials CY - Miskolc-Lillafüred, Hungary DA - 07.10.2019 KW - Scale/shift factor and form/stretchFactor of time-temperature relation KW - Time-temperature superposition/equivalent principle KW - Thermo-rheologically simple/complex behaviour PY - 2019 AN - OPUS4-50772 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Suárez Ocano, Patricia A1 - Fries, S. G. A1 - Agudo Jácome, Leonardo T1 - Thermodynamic study of a refractory complex concentrated alloy (rCCA) using the CALPHAD method N2 - Multi-principal-element alloys (MPEAs), have recently come to the attention of the scientific community due to their potential for improving properties such as, e.g. mechanical strength and oxidation resistance in high temperature structural applications. The AlMo0.5NbTa0.5TiZr refractory (r)CCA is one such candidate, showing a two-phase microstructure after a two-stage heat treatment under argon atmosphere at a controlled cooling rate. Since the application conditions intended for this alloy require a long-term high temperature (> 700 °C) mechanical and oxidation resistance, it becomes necessary to assess the possible phase development in this regime. The diagrams reveal that two BCC-based phases could form during alloy solidification, where one phase would be enriched with Mo, Nb and Ta while the other phase, with Al, Ti and Zr. Activity oxides diagrams show that a stable form of aluminum oxide (α-Al2O3, Pearson symbol: hR10, corundum) can be formed. T2 - EUROMAT 2019 CY - Stockholm, Sweden DA - 01.09.2019 KW - Chemically Complex Alloy KW - CALPHAD KW - Electromicroscopy PY - 2019 AN - OPUS4-50730 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rabe, Torsten A1 - Schulz, Bärbel A1 - Salehi, M. T1 - Alterungsbeständige keramische Federsensoren durch nanostrukturierte Werkstoffe, Präzisionsbearbeitung und hochdielektrische Nanosuspensionen N2 - Das Ziel des Gesamtvorhabens bestand darin, einen neuartigen kapazitiven Sensortyp zur hochauflösenden Bestimmung von Masse- und Gravitationskraftänderungen zu entwickeln. Bisherige Technologien nutzten dafür Federn oder Biegebalken aus gehärteten metallischen Werkstoffen, deren Alterungsverhalten die Präzision der Kräftemessung begrenzen. Grundprinzip des neuen Sensortyps ist es, eine auf die keramische Feder einwirkenden Änderung der Gewichts- oder Gravitationskraft durch eine Erfassung der Kapazitätsänderung am Sensor zu bestimmen. Dazu muss die durch Stauchung oder Dehnung der Feder entstehende Kapazitätsänderung mit hoher Auflösung reproduzierbar gemessen werden. Neben einem geeigneten Sensordesign waren Lösungen für Messsignalerfassung und -auswertung (Elektronik/Software) und die Systemintegration zu entwickeln. Die wichtigsten im Rahmen des BAM-Teilvorhabens erzielten Ergebnisse sind: - Ausgehend von kommerziellen High-end Keramikpulvern wurden durch Optimierung der keramischen Technologie nahezu porenfreie Al2O3, ZrO2 und Si3N4-Werkstoffe hergestellt und bezüglich Gefüge und Phasenbestand sowie mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften bewertet. Insbesondere die defektfreie Herstellung von nanostrukturierten Werkstoffen erforderte umfangreiche Variationen der Prozessparameter. Geeignete Werkstoffvarianten wurden für die Federherstellung ausgewählt. - Gemeinsam mit den Projektpartnern wurden Layoutvarianten für Schraubendruckfedern mit rechteckigem Windungsquerschnitt und für die Federeinbindung in das Sensorsystem erarbeitet. - 4 Federvarianten wurden an der BAM durch Hartbearbeitung von gesinterten Hohlzylindern umgesetzt. Fertigungstoleranzen von < ±10 µm für Windungsbreite, Windungshöhe und Windungsabstand und dünnfilm-kompatible innere Windungsflächen (Ra < 0,2 µm) wurden erreicht. Al2O3- und ZrO2-Federn können rissfrei und mit sehr guter Kantenqualität gefertigt werden, bei Si3N4-Federn konnten Kantenschädigungen nicht vollständig verhindert werden. - Mit der entwickelten Herstellungstechnologie können sowohl „harte“ als auch sehr „weiche“ Federn produziert werden. Federkonstanten zwischen 0,02 N/mm und 10 N/mm wurden realisiert. Die Reproduzierbarkeit der Federfertigung ist gegeben, innerhalb einer Charge unterschieden sich die Federkonstanten der gefertigten Federn nur um etwa +/- 1%. - An einem speziell entwickelten Versuchsstand wurden die Federn unter zyklischer Druckbelastung im Temperaturbereich von -20 bis +80 °C untersucht. An den Al2O3- und ZrO2-Federn wurden keine Schädigungen beobachtet, die Federkonstante wird durch die zyklische Langzeitbelastung nicht verändert. - Die Eignung der keramischen Federn für den Applikationsfall wurde mit zahlreichen Spannungs-Dehnungs-Experimenten, teilweise an speziell aufgebauten Versuchsapparaturen, untersucht. An Al2O3- und Si3N4-Federn wurde – wie erwartet – gefunden, dass die Federkonstante unabhängig von der Belastungsgeschwindigkeit ist und unter konstanter Last auch über lange Zeiträume keine Verformung auftritt. Überraschenderweise zeigten ZrO2 (TZP)-Federn ein zeitabhängiges Verhalten unter Last. Dieses ist besonders stark bei Y-stabilisierten Werkstoffvarianten ausgebildet, wurde aber mit Hochpräzisionsmessungen auch bei Ce-stabilsierten Werkstoffen nachgewiesen. Die Deformation ist reversibel, eine vollständige Relaxation wird erst nach Tagen erreicht. Aufgrund der zeitabhängigen Verformung können ZrO2 (TZP)-Federn, trotz ihrer hervorragenden Festigkeit und Bruchzähigkeit, nicht für die konzipierten Sensorfedern eingesetzt werden. - Das durch die Fa. Siegert TFT entwickelte Metallisierungs-Schichtsystem, bestehend aus aufgesputterten Ti-, Pt- und Au-Schichten verstärkt durch eine galvanisch aufgebrachte Au-Schicht, wurde an der BAM umfassend bewertet. Die Schichten sind untereinander und mit der Keramik weitgehend defektfrei verbunden, die lokale Schichtdicke schwankt jedoch bedingt durch Abschattungseffekte während der Beschichtungsvorgang. Es wurden Schichtwiderstände zwischen 50 und 90 Ohm und damit die Zielvorgabe des Projektes (< 100 Ohm) erreicht. In statischen und dynamischen Belastungstests wurden keine Veränderungen der Leitungswiderstände festgestellt. - Zur Erhöhung der Kapazität des Kondensators kann der Raum zwischen den Federwindungen statt mit Luft mit einer Flüssigkeit mit hoher Dielektrizitätskonstante gefüllt werden. Als geeignete Flüssigkeit wurde Propylencarbonat mit einer Dielektrizitätskonstante von 65, einem hohen Siedepunkt und einer geringen Viskosität identifiziert. Um eine noch höhere Dielektrizitätskonstante zwischen den Federwindungen zu erreichen. wurden Suspensionen aus Silikonöl und nanokristallinem Bariumtitanat hergestellt und bezüglich ihrer Langzeitstabiltät charakterisiert. - Gemäß den Anforderungen des Projektpartners KOMPASS wurden maßgeschneiderte Al2O3-Federn mit einer Federkonstante < 0,1 N/mm hergestellt und für den Aufbau des finalen Demonstrator eingesetzt. Die prinzipielle Funktionsfähigkeit des neuen Sensorkonzeptes auf Basis keramischer Federn wurde mit dem im Projekt aufgebauten Demonstrator nachgewiesen. Die Umsetzung der F+E-ergebnisse in eine industrielle Nutzung zur Herstellung von Gravimetern wird vom Projektpartner KOMPASS angestrebt und ist bereits mit detaillierten Zeitplänen untersetzt. KW - Langzeitstabilität KW - Sensorik KW - Keramikfeder KW - Spannungs-Dehnungs-Verhalten PY - 2019 UR - https://www.gbv.de/dms/tib-ub-hannover/1681417375.pdf UR - https://www.tib.eu/de/suchen/id/TIBKAT%3A1681417375/Alterungsbest%C3%A4ndige-keramische-Federsensoren-durch/ SP - 1 EP - 64 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-50742 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghasem Zadeh Khorasani, Media A1 - Silbernagl, Dorothee A1 - Elert, Anna Maria T1 - Combination of advanced atomic force microscopy methods to investigate mechanical and chemical interphases in epoxy-boehmite nanocomposites N2 - Formation of interphases between inorganic nanofillers and thermoplastic matrices are usually correlated to short-range interactions which does not exceed more than tens of nanometers away from the surface of the filler. Nevertheless, in nanocomposites with thermosetting matrices, the effect of nanofillers on the properties of the matrix is not limited to the immediate vicinities, but a long-range property alteration of the bulk polymer may be observed. The interaction between nanofillers and the polymer can disturb the curing reaction and alters the chemical, physical and mechanical properties of the polymer network in the matrix phase. In our studies, we aim to investigate short and long-range interphases of a nanocomposite system consisting of a thermosetting matrix (DGEBA) filled with an inorganic nanoparticle (boehmite). For this purpose, a combination of atomic force microscopy (AFM)-based approaches is implemented. Scanning kelvin probe microscopy (SKPM) was used to map the compositional contrast and the interphase with different electrical properties than the bulk. The mechanical properties of the interphase were probed by high resolution intermodulation AFM. (ImAFM). Furthermore, infrared spectroscopy AFM (AFM-IR) is used to investigate the chemical structure of the matrix at different distances from the nanoparticle. SKPM and (AFM-IR) measurements both show a long-range (to 10 µm) effect of boehmite on the chemical structure and surface potential of the bulk epoxy, respectively, whereas ImAFM force measurements reveals a short-range mechanical interphase between the filler and the matrix. The AFM-IR demonstrated the existence of unreacted anhydride hardener at the interphase. This indicates the preferential absorption of anhydride on the surface of boehmite. The consequence of such a selective interaction between the inorganic filler and the epoxy components is disturbance of the epoxy-hardener stoichiometric ratio, the curing mechanism. and the alteration of bulk properties of the matrix. T2 - EUROMAT CY - Stockholm, Sweden DA - 01.09.2019 KW - AFM KW - SKPM KW - AFM-IR KW - ImAFM KW - Boehmite PY - 2019 AN - OPUS4-50693 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghasem Zadeh Khorasani, Media A1 - Silbernagl, Dorothee A1 - Sturm, Heinz T1 - Mechanical and chemical alteration of polymer matrix induced by nanoparticles in epoxy-boehmite nanocomposites N2 - Inorganic nanoparticles are used to improve the performance of epoxy as the matrix phase in fiber-reinforced composites used for aerospace applications. The effectiveness of nanofillers on property enhancement of thermosetting polymers depends on many factors including the interaction between the functional groups of nanofillers and the polymer reactants. In the current work, we study the effect of boehmite nanoparticles (BNPs) on properties of anhydride-cured bisphenol-A-diglycidyl ether (DGEBA). Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and a high-resolution force measurement approach called intermodulation atomic force microscopy (ImAFM) were carried out to investigate the thermomechanical and nanomechanical properties of this material, respectively. It was found that BNPs lead to decrease of glass transition temperature (Tg) and crosslink density of the polymer network meanwhile significantly enhancing the Young’s modulus. Besides formation of a soft interphase near the particles, significant changes in local stiffness of polymer matrix far from the interphase was observed with ImAFM. Thus, boehmite induces long-range chemical alteration on the matrix. This effect has a higher impact on overall composite properties compared to the formation of interphase which is only a short-range effect. The local chemical evaluations on the soft interphase using an infrared-AFM method (NanoIR) revealed the accumulation of anhydride hardener near the boehmite interface. Based on these observations the effect of boehmite on the curing of epoxy is hypothesized to be governed by the strong interaction between boehmite and the anhydride. This interaction causes changes the ratio of reactants in the epoxy mixture and hence alteration of curing pathway and the network architecture. In future studies we examine this hypothesis by measuring the thermomechanical properties of cured epoxies in which the epoxy-hardener ratio is systematically altered and further comparing to those properties of nanocomposites shown in the current study. T2 - HYMA 6th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials CY - Sitges, Spain DA - 11.03.2019 KW - Nanomechanics KW - Polymer nanocomposites KW - Boehmite KW - AFM KW - Epoxy PY - 2019 AN - OPUS4-50692 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hothan, Sascha A1 - Häßler, Dustin T1 - Reaktive Brandschutzsysteme für Stahlbauteile N2 - Die Erkenntnisse zu reaktiven Brandschutzsystemen (RBS) werden kontinuierlich erweitert, was sich in der Entwicklung neuer Produkte und der Ausweitung des durch technische Regelungen abgedeckten Anwendungsbereichs äußert. Der hier vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die Verwendung von RBS auf Stahlkonstruktionen. In den vergangenen zehn Jahren wurden, abgesichert durch neue Erkenntnisse aus der Forschung, die Anwendung auf Stahlzuggliedern mit offenem Profil präzisiert und im Rahmen allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassungen (abZ) neu geregelt. Ferner wurde die Grundlage geschaffen, die Anwendung von RBS auf Zuggliedern mit kreisrundem Vollprofil zu bewerten und auf Basis der abZ zu ermöglichen. Neben einer umfassenden Darstellung der aktuellen nationalen und europäischen Regelungen zu RBS, werden technologische Besonderheiten und deren Einfluss auf den Regelungsinhalt im Beitrag thematisiert. In der jüngsten Vergangenheit stellt sich mit zunehmender Dringlichkeit die Frage nach der Bewertung der Dauerhaftigkeit von RBS für lange Zeiträume, wobei damit Nutzungsdauern weit jenseits der in den nationalen und europäischen Regelungen bereits etablierten 10 Jahre gemeint sind. In diesem Zusammenhang ist zu klären, wie der Feuerwiderstand von Konstruktionen zu bewerten ist, die bereits über lange Zeiträume mit RBS versehen sind. T2 - Fortbildungsseminar "Vorbeugender Brandschutz” an der Hessischen Landesfeuerwehrschule Kassel CY - Kassel, Germany DA - 04.12.2019 KW - Brandschutz KW - Stahl KW - Reaktive Brandschutzsysteme PY - 2019 AN - OPUS4-50672 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -