TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Widjaja, Martinu A1 - Mair, Georg T1 - Modalanalyse als Werkzeug zur Lebensdauerabschätzung bei Composite-Druckbehältern N2 - Hochbeanspruchte Bauteile wie Druckbehälter bergen im Falle eines Versagens ein erhebliches Gefährdungspotential für Mensch und Umgebung. Trotz der Auslegung mit hohen Sicherheitsfaktoren kommt es durch die hauptsächlich bei mobilen Anwendungen eingesetzten Leichtbauwerkstoffe und Materialkombinationen zu komplexen Degradations- und Schädigungsvorgängen, welche unter ungünstigen Umständen zu einem frühzeitigen Versagen führen können. Die hier vorgestellten Untersuchungen beziehen sich auf Typ IV-Gasspeicher, die als Wasserstofftanks in KFZ zur Anwendung kommen. Durch den Einsatz eines Messverfahrens auf Basis einer experimentellen Modalanalyse (EMA) sollen Schädigungs- und Degradationsgrad künftig zerstörungsfrei erfasst und auch einsatzbegleitend überwacht werden können. T2 - DAGA 2021 - 47. Jahrestagung für Akustik CY - Wien, Österreich DA - 15.08.2021 KW - Impact KW - Modalanalyse KW - Druckbehälter PY - 2021 VL - 47 SP - 1202 EP - 1205 AN - OPUS4-53626 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Widjaja, Martinus Putra A1 - Moosavi, Robabeh A1 - John, Sebastian A1 - Schumacher, David A1 - Grunwald, Marcel A1 - Auster, Jürgen A1 - Szczepaniak, Marius A1 - Mair, Georg A1 - Waske, Anja T1 - Impact damage evaluation of hydrogen composite pressure vessels by analysing computed tomography images N2 - The objective of this work is to find a method that describes the degree of damage from an impact experiment. This experiment was performed on Composite Pressure Vessels (CPV) in order to find the correlation of impact damage to the residual burst pressure. Computed Tomography (CT) approach was used to capture the before and after impact condition of the CPVs. The Wasserstein function was used to calculate how much the after impact image has differed from the original one. In the end, a good correlation was obtained to the residual burst pressure. T2 - HyFiSyn Conference CY - Online meeting DA - 15.09.2021 KW - Hydrogen KW - Composite pressure vessel KW - Carbon fibre KW - Burst test KW - Image analysis KW - Computed tomography (CT) PY - 2021 SP - 31 EP - 32 AN - OPUS4-53494 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian T1 - Sensitivity analysis of residual stresses in composite pressure vessels via modal analysis N2 - Due to high specific stiffness and strength properties, fibre reinforced plastics are used more and more often for the construction of pressure vessels. Within a recent research project run by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), aging process of composite pressure vessels is investigated in order to be able to give more accurate lifetime predictions in the future. Focus is set on type III pressure vessels consisting of an aluminium tank which is fully wrapped with carbon fibre reinforced plastics. In order to increase high-cycle fatigue, residual stresses are induced into the pressure vessel during manufacturing process. In particular, residual compressive stresses within the inner aluminium layer have been defined as a main parameter affecting fatigue strength. The aim is to identify and evaluate residual stresses of the pressure vessel by analysing its modal parameters. Through the set-up of a finite-element model potential capability and validity for the use of modal analysis is proven and evaluated, considering influences resulting from manufacturing deviations, too. In the following, a number of stress sensitive modes are defined. Based on these preliminary numerical investigations, a test bench is set up in order to measure pressure vessels via an experimental modal analysis. A final critical evaluation regarding the accuracy of the modal analysis is made by comparing experimental results with data obtained through simulations. T2 - INTER-NOISE 2017 - 46th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering CY - Hong Kong, People's Republic of China DA - 27.08.2017 KW - Composite pressure vessel KW - Modal analysis PY - 2017 AN - OPUS4-41843 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg A1 - Becker, Ben A1 - Duffner, Eric A1 - John, Sebastian T1 - Composite storage systems for CGH2- systematic improvement of RC&S N2 - Conventional approval requirements exclusively ask for minimum strength values, which have to be met. The probabilistic approach estimates how likely none of the comparatively manufactured units fails during operation. Both questions are juxtaposed and compared here with respect to the load cycle tests. The influence of the sample sizes is discussed additionally. T2 - 10th INTERNATIONAL CONFERENCE ON SUSTAINABLE ENERGY & ENVIRONMENTAL PROTECTION CY - Bled, Slovenia DA - 27.06.2017 KW - Probabilistic KW - Hydrogen KW - Composite KW - Cylinder KW - Regulations KW - Load cycles KW - GTR 13 PY - 2017 AN - OPUS4-41677 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg T1 - Degradation and damage analysis of composite pressure vessels via experimental modal analysis N2 - For mobile gas storage systems, the application of type IV pressure vessels is state of the art. Type IV tanks consist of an inner polymer liner fully wrapped with fibre-reinforced plastic (FRP). Because of the complex fabric of the FRP as well as a difficulty estimable interaction behaviour between the single components under load, there are still no satisfying non-destructive testing methods to assess the current state of failure nor to estimate the level of degradation accurately and economically. At BAM division 3.5, analysing the ageing process of mobile composite pressure vessels is a major task to ensure safe usage over the whole lifetime. In this context, key aspects of our ongoing research activities are the invention of new test procedures and the development of accurate lifetime prediction models. In order to determine the level of degradation or damage, one meaningful non-destructive approach is to analyse the structural dynamic behaviour via an experimental modal analysis (EMA). Over the last few years, different types and sizes of composite pressure vessels have been tested in several research projects. The presented paper gives an insight into how to extract and interpret modal parameters and how to fit them to the results of residual strength tests. T2 - NOVEM Conference 2023 CY - Auckland, New Zealand DA - 09.01.2023 KW - Composite material KW - Pressure vessel KW - Degradation KW - Modal analysis PY - 2023 SP - 57-1 EP - 57-6 AN - OPUS4-58062 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Widjaja, Martinus A1 - Mair, Georg T1 - Modalanalyse als Werkzeug zur Lebensdauerabschätzung bei Composite-Druckbehältern N2 - Hochbeanspruchte Bauteile wie Druckbehälter bergen im Falle eines Versagens ein erhebliches Gefährdungspotential für Mensch und Umgebung. Trotz der Auslegung mit hohen Sicherheitsfaktoren kommt es durch die hauptsächlich bei mobilen Anwendungen eingesetzten Leichtbauwerkstoffe und Materialkombinationen zu komplexen Degradationsvorgängen, welche unter ungünstigen Umständen zu einem frühzeitigen Versagen führen können. Am Beispiel eines hybriden Typ III-Behälters, bestehend aus Metall und Faser-Verbund-Kunststoffen, wird demonstriert, wie sich Änderungen des lebensdauerbestimmenden Eigenspannungszustandes auf eine sichere Gebrauchsdauer auswirken. Zur Erfassung dieser Eigenspannungsänderungen wird ein zerstörungsfreier Ansatz auf Grundlage einer experimentellen Modalanalyse vorgestellt. Die daraus gewonnen Daten fließen unmittelbar in ein erarbeitetes Betriebsfestigkeitsmodell ein. Abschließend werden die generierten Modellergebnisse mit experimentell ermittelten Lebensdauern verglichen und bewertet. T2 - DAGA 2021 CY - Vienna, Austria DA - 15.08.2021 KW - Modalanalyse KW - Delfin KW - Wasserstoff KW - Impact KW - Druckbehälter KW - Gasspeicher PY - 2021 AN - OPUS4-53224 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg T1 - Degradation and damage analysis of composite pressure vessels via experimental modal analysis N2 - For mobile gas storage systems, the application of type IV pressure vessels is state of the art. Type IV tanks consist of an inner polymer liner fully wrapped with fibre-reinforced plastic (FRP). Because of the complex fabric of the FRP as well as a difficulty estimable interaction behaviour between the single components under load, there are still no satisfying non-destructive testing methods to assess the current state of failure nor to estimate the level of degradation accurately and economically. At BAM division 3.5, analysing the ageing process of mobile composite pressure vessels is a major task to ensure safe usage over the whole lifetime. In this context, key aspects of our ongoing research activities are the invention of new test procedures and the development of accurate lifetime prediction models. In order to determine the level of degradation or damage, one meaningful non-destructive approach is to analyse the structural dynamic behaviour via an experimental modal analysis (EMA). Over the last few years, different types and sizes of composite pressure vessels have been tested in several research projects. The presented paper gives an insight into how to extract and interpret modal parameters and how to fit them to the results of residual strength tests. T2 - NOVEM 2023 CY - Auckland, New Zealand DA - 09.01.2023 KW - Pressure vessel KW - Composite KW - Modal analysis KW - Degradation PY - 2023 AN - OPUS4-58063 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Auster, Jürgen A1 - Widjaja, Martinus Putra A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg T1 - Current results of the DELFIN project N2 - As a contribution to the national hydrogen strategy, 3.5 years ago, the Delfin research project started with the aim of developing a cost- and material-optimized hydrogen tank design for automotive application. Under the patronage of the National Organization Hydrogen and Fuel Cell Technology (NOW), a consortium consisting of 9 research institutes, component suppliers, engineering service providers and automobile OEMs is processing a wide range of work packages. The focus of BAM research sets on impact testing and safety-related characterization of pressure vessels of different development stages. Furthermore, the implementation of nondestructive testing methods is applied. The presentation shows an overview of the BAM work packages and an extraction of the results generated so far. T2 - Wasserstoffkolloquium des Kompetenzzentrums H2Safety@BAM CY - Online meeting DA - 16.02.2022 KW - Delfin KW - Wasserstoff KW - Druckbehälter KW - Impact PY - 2022 AN - OPUS4-55348 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Auster, Jürgen A1 - Widjaja, Martinus A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg T1 - NIP II - Forschungsvorhaben „DELFIN“ N2 - Überblick über Projektinhalte und -ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben Delfin „Erforschung alternativer Materialien und Fertigungsprozesse für kosten- und gewichtsreduzierte Druckbehälter aus endlosfaserverstärkten Kunststoff“ T2 - SAMPE Kolloquium CY - Online meeting DA - 15.01.2022 KW - Wasserstoff KW - Druckbehälter KW - Impact PY - 2022 AN - OPUS4-58064 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Becker, B. A1 - John, Sebastian A1 - Duffner, Eric T1 - Composite storage systems for compressed hydrogen - systematic improvement of regulations for more attractive storage units N2 - Hydrogen is an attractive energy carrier that requires high effort for safe storage. Forensuring safety, they must undergo a challenging approval process. Relevant standardsand regulations for composite cylinders used for the transport of hydrogen and for its on-board storage are currently based on deterministic (e.g. ISO 11119-3) or semi-probabilistic(UN GTR No. 13) criteria. This paper analysis the properties of such methods withrespect to the evaluation of load cycle strength. Their characteristics are compared withthe probabilistic approach of the BAM. Based on Monte-Carlo simulations, the availabledesign range (mean value and scatter of strength criteria) of current concepts was exem-plarily estimated. The aspect of small sample sizes is analysed and discussed with respectto the evaluation procedures. KW - Probabilistic KW - Monte-Carlo KW - Regulations KW - Composite cylinder KW - Hydrogen vehicles KW - Transport of dangerous goods PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.04.068 SN - 0360-3199 VL - 45 IS - 25 SP - 13672 EP - 13679 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-50687 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Duffner, Eric A1 - el Dsoki, Chalid A1 - John, Sebastian A1 - Schmidt, Anita A1 - Mair, Georg A1 - Loechner, Derek A1 - Drousch, Björn T1 - Sicherheitstechnische Bewertung thermischer Betriebsbelastung auf sicherheitskritische Ausrüstung am Beispiel von Composite-Atemluftflaschen und Lithiumbatterien N2 - Der Bericht fasst die Ergebnisse des DGUV-Forschungsvorhabens FP462 - CoLiBri "Sicherheitstechnische Bewertung thermischer Betriebsbelastung auf sicherheitskritische Ausrüstung am Beispiel von Composite-Atemluftflaschen und Lithiumbatterien" zusammen. KW - Composite KW - Atemluftflaschen KW - Litiumbatterien KW - Funkgeräte KW - Thermische Belastung KW - Rettungskräfte KW - Feuerwehr KW - PSA KW - DGUV PY - 2024 UR - https://www.dguv.de/ifa/forschung/projektverzeichnis/ff-fp0462.jsp N1 - Abschlussbericht zum Vorhaben mit der Projekt-Nr. FF-FP 0462 (CoLiBri), Laufzeit 01.03.2021–29.02.2024, Bericht vom 15.04.2024 SP - 1 EP - 66 PB - Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) CY - Berlin AN - OPUS4-59877 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Jürgen, Auster A1 - Widjaja, Martinus Putra A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg T1 - Vorstellung NIP II FORSCHUNGSVORHABEN DELFIN N2 - As a contribution to the national hydrogen strategy, 3.5 years ago, the Delfin research project started with the aim of developing a cost- and material-optimized hydrogen tank design for automotive application. Under the patronage of the National Organization Hydrogen and Fuel Cell Technology (NOW), a consortium consisting of 9 research institutes, component suppliers, engineering service providers and automobile OEMs is processing a wide range of work packages. The focus of BAM research sets on impact testing and safety-related characterization of pressure vessels of different development stages. Furthermore, the implementation of nondestructive testing methods is applied. The presentation shows an overview of the BAM work packages and an extraction of the results generated so far. T2 - SAMPE Feierabendkolloqium CY - Online meeting DA - 15.06.2022 KW - Delfin KW - Wasserstoff KW - Druckbehälter KW - Impact PY - 2022 AN - OPUS4-55349 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Eisermann, René A1 - Mair, Georg T1 - Application of an experimental modal analysis on composite pressure vessels for monitoring prestress conditions N2 - Due to high specific stiffness, fibre reinforced plastics are the dominant material group for the design of mobile pressure vessels. At the Federal Institute of Materials Research and Testing (BAM) aging process of composite pressure vessels is studied to be able to give more accurate lifetime predictions in future. Investigations are based on type III breathing air cylinders consisting of an aluminium tank which is fully wrapped with carbon fibre reinforced plastics. Goal is to detect changes of residual stresses over life time which directly affect fatigue strength. Within this paper an approach is presented to monitor residual stresses via an experimental modal analysis (EMA). First, the influence of changed stress conditions on modal parameters is analysed via a numerical study. Secondly, a test bench for an EMA is set up. To be able to analyse cylinders of different prestress condition, several specimens are prestress modified via high-temperature and high-pressure treatment. During modification processes, specimens are monitored via optical fibres to control prestress modifications. Through experimental measurements of the modified specimens via EMA changes in prestressing can be detected. Finally, validity and accuracy of the EMA is evaluated critically by comparing all numerically and experimentally obtained data. T2 - INTERNOISE 2018 CY - Chicago, Illinois, USA DA - 25.08.2018 KW - Modal analysis KW - Residual stress KW - Composite KW - Pressure vessel PY - 2018 SN - 978-0-7918-5142-5 SP - 6143, 1 EP - 10 AN - OPUS4-46329 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Duffner, Eric A1 - Mair, Georg A1 - Moosavi, Robabeh A1 - Auster, Jürgen T1 - Delfin - Statusbericht zum 4.HJM N2 - Präsentation über den Fortschritt der BAM zum Vorhaben Delfin, welches sich mit der Entwicklung und Schädigungsneigung von Composite-Wasserstoffbehältern für den Anwendungsfall KFZ beschäftigt T2 - 4. Halbjahresmeeting zum Vorhaben Delfin CY - Online meeting DA - 21.10.2020 KW - Wasserstoff KW - Impact KW - Druckbehälter PY - 2020 AN - OPUS4-51495 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg A1 - Becker, Ben A1 - Duffner, Eric A1 - John, Sebastian T1 - Storage systems for CGH2- systematic improvement of RC&s composite storage systems for compressed hydrogen - systematic improvement of regulations for more attractive storage units N2 - Hydrogen is an attractive energy carrier that requires high effort for safe storage. For ensuring safety they have to undergo a challenging approval process. Relevant standards and regulations for composite cylinders used for the transport of for on-board storage of hydrogen are currently based on deterministic (e.g. ISO 11119-3) or semi-probabilistic (UN GTR No. 13) criteria. This paper analysis the properties of such methods in regards to the evaluation of load cycle strength. Their characteristics are compared with the probabilistic approach of the BAM. Based on Monte-Carlo simulations, the available design range (mean value and scatter of strength criteria) of current concepts were exemplarily estimated. The aspect of small sample sizes is analysed and discussed with respect to the evaluation procedures. T2 - 10th International Conference on Sustainable Energy and Environmental Protection CY - Bled, Slovenia DA - 27.06.2017 KW - Probabilistic KW - Hydrogen KW - Composite KW - Cylinder KW - Regulations KW - Load cycles KW - GTR 13 KW - ISO 11119 PY - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-416820 SN - 978-961-286-054-7 SP - 1 EP - 10 PB - University of Maribor Press CY - Maribor, Slovenia AN - OPUS4-41682 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - John, Sebastian T1 - Beitrag zur Analyse des Eigenspannungsverhaltens von Composite-Hochdruckspeichern mit metallischem Liner N2 - Bei der Auslegung von Druckbehältern kommen, auf Grund ihrer hohen spezifischen Festigkeit, vermehrt Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz. Durch eine hohe Streuung von Material- und Produktionsparametern sowie unterschiedlichster Belastungsszenarien gestaltet sich jedoch Aussagen über die Lebensdauer sowie eine Festlegung sinnvoller Prüffristen als schwierig. Im Fokus der Untersuchungen steht ein Behälterdesign mit metallischem Liner und einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffverbund, wobei die Lebensdauer maßgeblich durch den im Metall vorherrschenden Eigenspannungszustand bestimmt wird. Mit Hilfe einer alterungsbegleitenden Eigenspannungsanalyse werden Eigenspannungsveränderungen erfasst und in einem erarbeiteten Betriebsfestigkeitsmodell berücksichtigt. Durch eine Nachstellung verschiedener Belastungsszenarien kann gezeigt werden, dass durch die Berücksichtigung einer veränderlichen Eigenspannung die Anzahl ertragbarer Lastwechsel bis zum Versagen sowie damit verbundene Überlebenswahrscheinlichkeiten mit einer erhöhten Genauigkeit abgeschätzt werden können. KW - Komposit KW - Druckbehälter KW - Pressure vessel KW - Eigenspannung KW - Residual stress KW - Alterung KW - Aging KW - Faserverbund KW - Fibre reinforced plastics KW - Composite PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-520269 SN - 2512-5141 SN - 2512-515X SN - 978-3-7983-3179-2 SN - 978-3-7983-3180-8 VL - 10 SP - 1 EP - 188 PB - Universitätsverlag der TU Berlin CY - Berlin AN - OPUS4-52026 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eisermann, René A1 - Basedau, Frank A1 - Kadoke, Daniel A1 - Gründer, Peter A1 - Schoppa, André A1 - Lehr, Christian A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - John, Sebastian A1 - Schukar, Marcus A1 - Munzke, Dorit A1 - Mair, Georg T1 - Distributed strain sensing with sub-centimetre resolution for the characterisation of structural inhomogeneities and material degradation of industrial high-pressure composite cylinders N2 - Fibre-reinforced plastics (FRP) especially carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP) and glass-fibre-reinforced polymer (GFRP) are commonly used materials in high pressure vessels and storage units for automotive and aerospace purposes. Optical fibres are suitable to be integrated or directly applied to the surface of FRP components. Using optical fibres it is possible to monitor the distributed strain profiles and changes within the fatigue life of a pressure vessel to ensure the operational safety. Within artificial ageing experiments we used swept wavelength interferometry (SWI) based distributed strain sensing for the monitoring of commercial high-pressure composite cylinder. This artificial ageing was performed using test conditions of 503bar pressure load (service pressure 300 bar) and 89 °C for 100 h. The polyimide coated optical fibres were glued to the surface externally in circumferential and axial direction. Using distributed strain sensing (DSS) material expansion of over 0.5% were monitored with sub-centimetre spatial resolution. Within the circumferential direction we observed up to 10 % local fluctuation compared to the median strain caused by inhomogeneous material expansion, which could cause local material fatigue. In addition, we determined material degradation manifested itself as localized remaining material expansion and/or contraction. Results have been validated by other non-destructive methods like digital strip projection. T2 - 9th European Workshop on Structural Health Monitoring (EWSHM) CY - Manchester, UK DA - 10.07.2018 KW - Distributed fibre optic sensors KW - Optical backscatter reflectometry KW - Swept wavelength interferometry (SWI) KW - Structural health monitoring (SHM) KW - Composite structures KW - Optical fibre PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-458926 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-45892 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian T1 - Ansätze zur Lebensdauerabschätzung von Composite-Druckgefäßen N2 - Vorstellung eines Ansatzes zur Lebensdauerabschätzung unter Berücksichtigung veränderlicher Eigenspannungen T2 - 5. Projekttreffen COD-AGE CY - BAM/FB, Berlin, Germany DA - 13.04.2018 KW - COD AGE KW - Composite-Druckgefäße KW - Eigenspannung PY - 2018 AN - OPUS4-45241 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Mair, Georg A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Erfassung und Bewertung von bauteilspezifischen Einflussfaktoren bei einer experimentellen Modalanalyse an Composite-Druckbehältern N2 - Auf Grund ihres Gewichtsvorteils sind Faserverbundwerkstoffe beim Bau von Hochdruckbehältern die dominierenden Werkstoffe. Mit dem zunehmenden Optimierungsdruck, Materialkosten und Gewicht einzusparen, nimmt das Lastniveau zu, weshalb auch die Bedeutung der Degradationsprozesse steigt. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wird das Alterungsverhalten von Composite-Atemluftflaschen untersucht, um künftig genauere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer und der damit einhergehenden Festlegung von Prüffristen geben zu können. Gegenstand der vorgestellten Untersuchungen sind Typ-III Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Dabei werden insbesondere Untersuchungen bezüglich der im Metall vorherrschenden Druckeigenspannungen betrachtet, welche zur Steigerung der Lastwechselfestigkeit fertigungsseitig induziert werden. Ziel ist es, mittels einer experimentellen Modalanalyse die inneren Spannungsverhältnisse zerstörungsfrei identifizieren und bewerten zu können. Auf Grund einer Vielzahl von Einflussfaktoren, wie beispielsweise alterungsbedingter Strukturveränderungen im Faserverbundmaterial oder Fertigungsabweichungen, ist jedoch die Einzelbewertung eines Prüfmusters sowie ein qualitativer Vergleich zwischen Behältern desselben Baumusters bisweilen nur schwer möglich. Durch die Vermessung einer Vielzahl von Testbehältern werden zunächst Maß und Umfang der auftretenden Abweichungen modaler Parameter erfasst. Mittels gezielter Modifikation einiger Messobjekte werden anschließend Abhängigkeiten identifiziert. Unterstützt werden die experimentellen Messungen durch die simultane Anwendung eines FE-Models, wobei simulative und experimentelle Ergebnisse verglichen sowie Einflüsse weiterer Parametervariationen numerisch erfasst und abgebildet werden können. T2 - DAGA 2018 CY - München, Germany DA - 19.03.2018 KW - Modalanalyse KW - Composite KW - Druckbehälter PY - 2018 AN - OPUS4-45430 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Becker, Ben A1 - John, Sebastian A1 - Duffner, Eric T1 - Composite storage systems for compressed hydrogen - systematic improvement of regulations for more attractive storage units N2 - Hydrogen is an attractive energy carrier that requires high effort for safe storage. For ensuring safety, they must undergo a challenging approval process. Relevant standards and regulations for composite cylinders used for the transport of hydrogen and for its onboard storage are currently based on deterministic (e.g. ISO 11119-3) or semi-probabilistic (UN GTR No. 13) criteria. This paper analysis the properties of such methods with respect to the evaluation of load cycle strength. Their characteristics are compared with the probabilistic approach of the BAM. Based on Monte-Carlo simulations, the available design range (mean value and scatter of strength criteria) of current concepts was exemplarily estimated. The aspect of small sample sizes is analysed and discussed with respect to the evaluation procedures. KW - Probabilistic KW - Monte-Carlo KW - Regulations KW - Composite cylinder KW - Hydrogen vehicles KW - Transport of dangerous goods PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.04.068 SN - 0360-3199 VL - 45 IS - 25 SP - 13672 EP - 13679 PB - Elsevier Ltd AN - OPUS4-46856 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Eisermann, René A1 - Mair, Georg T1 - Application of an experimental modal analysis on composite pressure vessels for monitoring prestress conditions N2 - Due to high specific stiffness, fibre reinforced plastics are the dominant material group for the design of mobile pressure vessels. At the Federal Institute of Materials Research and Testing (BAM) aging process of composite pressure vessels is studied to be able to give more accurate lifetime predictions in future. Investigations are based on type III breathing air cylinders consisting of an aluminium tank which is fully wrapped with carbon fibre reinforced plastics. Goal is to detect changes of residual stresses over life time which directly affect fatigue strength. Within this paper an approach is presented to monitor residual stresses via an experimental modal analysis (EMA). First, the influence of changed stress conditions on modal parameters is analysed via a numerical study. Secondly, a test bench for an EMA is set up. To be able to analyse cylinders of different prestress condition, several specimens are prestress modified via high-temperature and high-pressure treatment. During modification processes, specimens are monitored via optical fibres to control prestress modifications. Through experimental measurements of the modified specimens via EMA changes in prestressing can be detected. Finally, validity and accuracy of the EMA is evaluated critically by comparing all numerically and experimentally obtained data. T2 - INTERNOISE 2018 CY - Chicago, USA DA - 25.08.2018 KW - Residual stress KW - Composite KW - Pressure vessel KW - Modal analysis PY - 2018 AN - OPUS4-46330 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Schadow, Florian T1 - Sensitivitätsanalyse des Eigenspannungszustandes in Composite-Druckgefäßen mittels Modalanalyse N2 - Auf Grund ihrer hohen spezifischen Festigkeit sowie des damit einhergehenden Gewichtsvorteils kommt es bei der Auslegung von Druckgefäßen vermehrt zum Einsatz von faserverstärkten Kunststoffverbunden. Im Rahmen eines Forschungsprojektes an der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) wird das Alterungsverhalten von Atemluftflaschen in Verbundbauweise untersucht, um künftig genauere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der hier aufgezeigten Untersuchungen bilden dabei Typ-III Druckgefäße mit metallischen Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als wichtiger, der Betriebsfestigkeit zugrunde legender Parameter wurden Druckeigenspannungen im Aluminium-Liner ausgemacht, welche fertigungsseitig zur Steigerung der Lastwechselfestigkeit in die Druckgefäße induziert werden. Ziel ist es, mit Hilfe einer Modalanalyse die aufgezeigten inneren Spannungsverhältnisse durch eine genaue Betrachtung der modalen Parameter zu identifizieren und zu bewerten. Durch den Aufbau eines Finite-Elemente Modells und einer anschließenden Sensitivitätsanalyse der Fertigungsparameter werden zunächst Potential und Aussagekraft des Analyseverfahrens geprüft und bewertet. Anschließend erfolgt eine Eingrenzung relevanter Schwingformen sowie eine Abschätzung zu erwartender spannungsabhängiger Änderungen entsprechender modaler Kennwerte. Durch die Entwicklung und den Aufbau eines geeigneten Prüfstandes werden, darauf aufbauend, im Rahmen einer Betriebsschwingungsanalyse erste Messungen an Atemluftflaschen unterschiedlicher Alterungs- und Schädigungsstufen durchgeführt. Durch einen Vergleich mit Simulationsergebnissen und Erkenntnissen aus alternativ durchgeführten Eigenspannungsmessungen erfolgt abschließend eine kritische Bewertung der experimentell gewonnenen Ergebnisse. T2 - 43. Jahrestagung für Akustik (DAGA 2017) CY - Kiel, Germany DA - 06.03.2017 KW - Modalanalyse KW - Composite-Druckgefäße KW - Eigenspannungen PY - 2017 SN - 978-3-939296-12-6 SP - 1277 EP - 1281 AN - OPUS4-39896 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian T1 - Sensitivitätsanalyse des Eigenspannungszustandes in Composite-Druckgefäßen mittels Modalanalyse N2 - Auf Grund ihrer hohen spezifischen Festigkeit sowie des damit einhergehenden Gewichtsvorteils kommt es bei der Auslegung von Druckgefäßen vermehrt zum Einsatz von faserverstärkten Kunststoffverbunden. Im Rahmen eines Forschungsprojektes an der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) wird das Alterungsverhalten von Atemluftflaschen in Verbundbauweise untersucht, um künftig genauere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der hier aufgezeigten Untersuchungen bilden dabei Typ-III Druckgefäße mit metallischen Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als wichtiger, der Betriebsfestigkeit zugrunde legender Parameter wurden Druckeigenspannungen im Aluminium-Liner ausgemacht, welche fertigungsseitig zur Steigerung der Lastwechselfestigkeit in die Druckgefäße induziert werden. Ziel ist es, mit Hilfe einer Modalanalyse die aufgezeigten inneren Spannungsverhältnisse durch eine genaue Betrachtung der modalen Parameter zu identifizieren und zu bewerten. Durch den Aufbau eines Finite-Elemente Modells und einer anschließenden Sensitivitätsanalyse der Fertigungsparameter werden zunächst Potential und Aussagekraft des Analyseverfahrens geprüft und bewertet. Anschließend erfolgt eine Eingrenzung relevanter Schwingformen sowie eine Abschätzung zu erwartender spannungsabhängiger Änderungen entsprechender modaler Kennwerte. Durch die Entwicklung und den Aufbau eines geeigneten Prüfstandes werden, darauf aufbauend, im Rahmen einer Betriebsschwingungsanalyse erste Messungen an Atemluftflaschen unterschiedlicher Alterungs- und Schädigungsstufen durchgeführt. Durch einen Vergleich mit Simulationsergebnissen und Erkenntnissen aus alternativ durchgeführten Eigenspannungsmessungen erfolgt abschließend eine kritische Bewertung der experimentell gewonnenen Ergebnisse. T2 - 43. Jahrestagung für Akustik (DAGA 2017) CY - Kiel, Germany DA - 06-03-2017 KW - Modalanalyse KW - Composite-Druckgefäße KW - Eigenspannungen PY - 2017 AN - OPUS4-39897 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Mair, Georg T1 - Sensitivity analysis of residual stresses in composite pressure vessels via modal analysis N2 - Due to high specific stiffness a nd strength properties, fibre reinforced plastics are used more and more often for the construction of pressure vessels. Within a recent research project run by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), aging process of composite pressure vessels is investigated in order to be able to give more accurate lifetime predictions in the future. Focus is set on type III pressure vessels consisting of an aluminium tank which is fully wrapped with carbon fibre reinforced plastics. In order to increase high-cycle fatigue, residual stresses are induced into the pressure vessel during manufacturing process. In particular, residual compressive stresses within the inner aluminium layer have been defined as a main parameter affecting fatigue strength. The aim is to identify and evaluate residual stresses of the pressure vessel by analysing its modal parameters. Through the set-up of a finite-element model potential capability and validity for the use of modal analysis is proven and evaluated, considering influences resulting from manufacturing deviations, too. In the following, a number of stress sensitive modes are defined. Based on these preliminary numerical investigations, a test bench is set up in order to measure pressure vessels via an experimental modal analysis. A final critical evaluation regarding the accuracy of the modal analysis is made by comparing experimental results with data obtained through simulations. T2 - INTER-NOISE 2017 46th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering CY - Hong Kong, People's Republic of China DA - 27.08.2017 KW - Composite pressure vessel KW - Modal analysis PY - 2017 SP - 6309 EP - 6316 CY - Hong Kong AN - OPUS4-41842 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian T1 - Lebensdauerabschätzung von Composite-Druckgefäßen / COD-AGE N2 - Ermittlung von Kennwerten und Modelbildung zur Lebensdauerabschätzung von Composite-Druckgefäßen. T2 - 3. Workshop Themenfeld Material CY - Berlin, Germany DA - 12.10.2016 KW - Composite-Druckgefäße KW - Lebensdauer KW - FEM KW - Bruchmechanik PY - 2016 AN - OPUS4-39090 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Mair, Georg A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Monitoring of residual stresses in composite pressure vessels via modal analysis N2 - Within a current research project at the Federal Institute for Materials Testing and Research (BAM), the degradation process of composite pressure vessels is studied to be able to give more accurate lifetime predictions in future. The presented research is based on type III pressure vessels consisting of an aluminium tank which is fully wrapped with carbon fibre reinforced plastics. Focus is set on the analysis of residual stresses which are induced into the pressure vessel during manufacturing process in order to increase high cycle fatigue. However, with increasing lifetime residual stress conditions do change. To be able to measure and monitor stress conditions, the application of a non-destructive measurement method is aspired. In this paper, potential of an experimental modal analysis is worked out to capture and monitor aging and degradation effects in pressure vessels. With the presented method, information about changes in residual stress can be obtained via an analysis of the modal parameters. To realize an application, first, a finite element simulation is used to prove and evaluate potential capability and validity. In the following, a test bench is set up and successively optimized in its accuracy and efficiency. Sensitivity of the applied measurement technique is experimentally ascertained trough the measurement of several prestress modified pressure vessels. Finally, experimental results are interpreted and evaluated with the help of numerically gained findings. T2 - NOVEM 2018 CY - St. Eulalia, Ibiza, Spain DA - 07.05.2018 KW - Composite pressure vessel KW - Residual stress KW - Modal analysis PY - 2018 VL - 6 SP - Paper 175090, 1 EP - 9 AN - OPUS4-45220 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - John, Sebastian A1 - Mair, Georg A1 - Schoppa, André A1 - Szcepaniak, Marisz T1 - Monitoring of residual stresses in composite pressure vessels via modal analysis N2 - At the Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM), within a recent research project, the aging process of composite pressure vessels is investigated in order to be able to give more accurate lifetime predictions in future. All investigations are primarily based on type III pressure vessels consisting of an aluminium tank which is fully wrapped with carbon fibre reinforced plastics. Research is focused on residual stresses which are induced into the pressure vessel during manufacturing process in order to increase high cycle fatigue. However, with increasing lifetime residual stress conditions of type III pressure vessels change. For measuring and monitoring inner stress conditions, the application of a non-destructive measurement method is aspired. Within this paper, the potential of an experimental modal analysis is tested to determine aging and degradation effects of pressure vessels. Based on this method, information about changes of the residual stresses can be obtained via an analysis of the modal parameters. Realizing this, first a finite element model is used to prove and evaluate potential capability and validity for the application of an experimental modal analysis. Based on this, a test bench is set up and successively optimized in its accuracy and efficiency. The sensitivity of the applied measurement technique is experimentally evaluated via measuring multiple prestress modified pressure vessels. Furthermore, a selection of prestress modified pressure vessels is monitored via the presented method. Finally, experimentally obtained results are interpreted and evaluated with the help of numerically gained finding. T2 - NOVEM 2018 CY - St. Eulalia, Spain DA - 08.05.2018 KW - Composite pressure vessel KW - Residual stress KW - Cod-age KW - Modal analysis PY - 2018 AN - OPUS4-45242 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -