TY - CONF A1 - Klinger, Christian T1 - Failure analysis on medical implants N2 - The application of implants e.g. for osteosynthesis or substitution of worn out joints is common practice since decades. Successes in surgery and orthopedics are highly dependent on the use of artificial parts for implanting into the human body. Over the years the number of surgical procedures and the number of different implants were growing rapidly. Implants, however, are exposed to complex mechanical, corrosive and tribological loads along with restriction in geometric dimension. While being essentially successful, the sheer number of cases leads to a rising number of implant failures. Such failures are painful for the affected patients and are very costly. The failure cases presented in this paper occurred from 1981 to 2016. The predominant failure mechanism of all kinds of implants is fatigue fracture. Fatigue cracks are initiated due to a whole bunch of reasons: Material defects and fabrication defects are rare events. The main factors are cyclic overload due to improper fitting with delayed bone healing, corrosion and unauthorized modification of the implant during surgery T2 - Int. Conf. on Engineering Failure Analysis 2018 CY - Budapest, Hungary DA - 08.07.2018 KW - Implant failures KW - Complex loading KW - Fatigue fracture PY - 2018 AN - OPUS4-50198 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zerbst, Uwe A1 - Klinger, Christian A1 - Clegg, R. T1 - Fracture mechanics as a tool in failure analysis - Prospects and limitations N2 - Although fatigue crack propagation and fracture cause a large part of failure events in industrial practice, fracture mechanics in failure analysis seems to be still a side issue. Starting from an introduction into important basic questions of failure analysis and fracture mechanics, the authors specify what kind of questions in failure analysis can be effectively solved by fracture mechanics (and which can't). They illustrate their discussion with a number of 13 case studies from the literature. Much more pronounced than in the design stage the benefit of fracture mechanics in failure analysis depends on its accuracy. This is limited by both, intrinsic factors of the method and the availability and quality of the input information. The authors discuss the various aspects and provide the reader with some background information which, as they believe, will be helpful for better understanding the prospects and limitations of fracture mechanics in failure analysis and the conditions of its application. KW - Failure analysis KW - Fracture mechanics KW - Fatigue KW - Root cause KW - Accompanying measures PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.07.001 SN - 1350-6307 SN - 1873-1961 VL - 55 SP - 376 EP - 410 PB - Elsevier Science Publ. CY - Oxford AN - OPUS4-33839 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bettge, Dirk A1 - Azevedo, César Roberto de Farias A1 - Klinger, Christian T1 - Editorial - Special Issue "A Tribute to A. Martens" N2 - The 100th anniversary of the death of Adolf Martens will be commemorated on July 24th, 2014. He is eponymously remembered today through the term martensite, which was first used by Floris Osmond as a name for the metastable phase that results from rapid quenching of carbon steels. Born in 1850 near to Hagenow in the region Mecklenburg, Germany, Martens was one of the pioneers of materials engineering in 19th century Europe. Martens began his career working for the Prussian Eastern Railway before joining the Royal Industrial Academy in Berlin in 1880. In 1884, he was appointed director of the Royal Mechanical Experimental Station, a small institution associated to the academy. Failure analysis was continuously practiced at this institution, which became later the nucleus of the German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), for the 110 years since. The history of Martens will be dealt with in an in-depth article in this special issue. Since the 19th century, failure analysis techniques have been refined, and new methods of chemical analysis and non-destructive testing have been developed; however, the basic approach to failure analysis has not changed much since Martens' days. The basic tenets of failure analysis remain things like on-site inspection, extensive visual 'non-destructive' inspection, developing an understanding of the background story, performing materials testing, and 'connecting the dots.' Martens introduced and developed experimental techniques like macro photography, fractography, metallography, hardness measurements, and mechanical testing. Modern failure analysts continue adding even more techniques to this list, leading to a more interdisciplinary approach – which many would say is the only way to find the root causes of complex failure events. The present special issue of EFA presents an overview of more than 100 years of failure analysis at BAM and its predecessors, closing the circle from the beginnings of modern failure analysis done by Martens himself in the 1890s to its present-day application. This special issue starts with an excursion back to Martens' work and innovations and presents a newly translated original manuscript of Martens from 1890. Whereas some papers of Martens and his co-workers are well documented, only little can be found about failure analysis in the period from 1914 to the 1950s. Most documents of this period have not survived until today. Beginning in the 1960s more and more significant works are preserved, which were using the interdisciplinary approach of Martens. Since the beginning of the digital age in the 1980s almost all text documents are accessible, whereas digital images were stored since the 1990s. Since then the problem is no longer accessibility but copyright issues that prevent many interesting case studies from being published. Maybe the next generation of failure scientists can reveal some of them later on. PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.04.006 SN - 1350-6307 SN - 1873-1961 VL - 43 IS - Special Issue 'A Tribute to A. Martens' SP - 1 PB - Elsevier Science Publ. CY - Oxford AN - OPUS4-31591 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Klinger, Christian A1 - Bohraus, Stefan T1 - 1992 Northeim train crash - A root cause analysis N2 - Shortly after midnight on 15th November 1992, a severe train crash was caused by the break off of a buffer from a tool and gear wagon of a freight train. The buffer fell between the rails, tumbled, and then lifted one axle of a following freight wagon off the rails. Several freight wagons derailed in the station of Northeim, Germany, blocking the adjacent track. A night train travelling on that blocked track was already too close (only 180 m) to stop, despite emergency braking initiated immediately and automatically by the track signalling system. When the night train crashed into the freight wagons, some of its coaches were heavily damaged. Eleven people were killed, and 51 injured, some of them seriously. The task for failure analysts was to find out why the buffer broke off from the front frame of the tool and gear wagon. Therefore, the material of the attachment, the front frame, and the welds were tested. Chemical composition, hardness, and microstructure were allowable. The welds showed imperfections which were determined not to be causal. The fracture surfaces had graded corrosion – which again was not causal – and beach marks that depicted fatigue cracks before final fracture. The cause for the break off was the fact that the front frame had been repaired at this same buffer attachment some years before and that the repair patch used was thinner than the original front frame profile. Additionally, the force characteristics of the buffer showed reduced stroke but increased forces which was due to several friction springs that had been broken for a long time. The buffer forces in service were assessed from standards, literature, and the deformations of the attachment. The in-service stresses at the welds were estimated using FEM analysis. High cyclic stresses at the welds resulted in fatigue cracking and finally break off of the attachment with the buffer. KW - Buffer break off KW - Northeim train crash (Germany) KW - Friction spring fatigue fractures KW - Lamellar tearing KW - Disastrous coaction of events PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.10.004 SN - 1350-6307 SN - 1873-1961 VL - 43 IS - Special Issue 'A Tribute to Prof. A. Martens' SP - 171 EP - 185 PB - Elsevier Science Publ. CY - Oxford AN - OPUS4-31594 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Klinger, Christian T1 - Failures of cranes due to wind induced vibrations N2 - Self-excited vibrations with large amplitudes in natural wind may occur at slender structural elements with low damping. Because of the different designs (e. g. using solid sections today instead of cables for tension elements in the past) the susceptibility to wind induced oscillations has increased. Those wind induced vibrations of profiles with specific cross section geometry which are motion induced and therefore self-exciting are called 'galloping vibrations'. Especially systems with elements that are highly tensile loaded and undamped, like hangers of bridges or tension bars of cranes, are sensitive to wind induced vibrations. Therefore more and more fatigue problems caused by galloping oscillations have occurred in the 1990s. This paper describes exemplary the collapses of two modern cranes of different design and manufacturers. During standstill periods, both cranes suffered from wind induced vibrations of the tension bars, which bear up the counterweights. The failure analysis process to identify and explain the fatigue fractures as well as the comparative experiments and simulation to verify that they were caused by wind induced galloping-vibrations is described. It is shown, which parameters led to galloping-vibrations of the tension bars and how their onset wind speed and the amplitudes can be estimated with more accuracy by a non-linear and non-stationary approach. Furthermore it is shown that such dynamic stresses caused fatigue failure of the tension bars for the counter weights and subsequently collapsing of the cranes. For loss prevention knowledge and results gained by these investigations should be put at disposal to engineers working on this field of design. In the meantime, a contribution to development of appropriate technical standards on structural steelwork was given by the research works on galloping. Although new standards were introduced, which consider wind induced vibrations, such failures still occur. (Reference to the paper 'Fatigue crack in railway bridge hanger due to wind induced vibrations – failure analysis, measures and remaining service life estimation' in this same Special Issue 'A tribute to A. Martens' 2014). KW - Wind induced galloping vibrations KW - Onset wind speed KW - Undamped structural elements KW - Crane tension bars KW - Fatigue fracture PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.12.007 SN - 1350-6307 SN - 1873-1961 VL - 43 IS - Special issue: 'A tribute to A. Martens' SP - 198 EP - 220 PB - Elsevier Science Publ. CY - Oxford AN - OPUS4-31595 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian T1 - Schadensanalyse an Fahrradkomponenten - Fraktographie, Ursachen, Prävention N2 - Komponenten von Fahrrädern werden im Betrieb vorwiegend schwingend beansprucht. Typische Werkstoffe sind Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing, CFK und thermoplastische Kunststoffe. Da es sich, unabhängig von der Preiskategorie, um konstruktiven Leichtbau handelt, werden einige Bauteile betriebsfest mehr oder weniger weit oberhalb der Dauerfestigkeit ausgelegt. Die im normalen Betrieb auftretenden Schäden sind daher weit überwiegend Schwingbrüche. Andere Schadensmechanismen wie z.B. Korrosion spielen quantitativ eine untergeordnete Rolle. Schwingbrüche treten nach einer Periode unbemerkten Risswachstums oft ohne Vorwarnung und ohne makroskopische Verformung auf. Im Falle von sicherheitsrelevanten Komponenten wie Rahmen, Gabeln, Lenkern, Sattelstützen, Kurbelarmen oder Pedalen kann dies zu erheblichen Personenschäden führen, die den Wert des ursächlichen Bauteilschadens weit überschreiten. Über einen langjährigen Zeitraum wurden gebrochene Komponenten aus dem Alltag und aus Gerichtsverfahren analysiert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der fraktographischen Analyse, teilweise wurden die zu Grunde liegenden Schadensursachen ermittelt. Einflussfaktoren sind beispielsweise konstruktive Kerben an ungünstigen Stellen, aber auch Werkstoffwahl und Fertigungsqualität spielen eine Rolle. In den meisten Fällen wurde jedoch die konstruktive Lebensdauer überschritten. Diese wird praktisch nie mitgeteilt, und eine wiederkehrende Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile findet nicht statt. Im Sinne der Vermeidung von Schäden und Unfällen könnte darauf hingewirkt werden, für sicherheitsrelevante Komponenten Lebensdauern besser abzuschätzen und von der Laufleistung abhängige Sichtprüfungen zu empfehlen. T2 - Werkstoffprüfung 2022 CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - Fahrrad KW - Fraktographie KW - Lebensdauer KW - Schadensanalyse KW - Schadensprävention KW - Öffentliche Sicherheit PY - 2023 UR - https://dgm.de/fileadmin/DGM/Veranstaltungen/2022/Werkstoffpruefung/Tagungsband/WP2022-Tagungsband-online.pdf SN - 978-3-88355-430-3 SP - 73 EP - 78 PB - DGM - Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V CY - Sankt Augustin AN - OPUS4-56832 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian T1 - Schadensanalyse an Fahrradkomponenten - Fraktographie, Ursachen, Prävention N2 - Komponenten von Fahrrädern werden im Betrieb vorwiegend schwingend beansprucht. Typische Werkstoffe sind Stahl, Aluminiumlegierungen, Messing, CFK und thermoplastische Kunststoffe. Da es sich, unabhängig von der Preiskategorie, um konstruktiven Leichtbau handelt, werden einige Bauteile betriebsfest mehr oder weniger weit oberhalb der Dauerfestigkeit ausgelegt. Die im normalen Betrieb auftretenden Schäden sind daher weit überwiegend Schwingbrüche. Andere Schadensmechanismen wie z.B. Korrosion spielen quantitativ eine untergeordnete Rolle. Schwingbrüche treten nach einer Periode unbemerkten Risswachstums oft ohne Vorwarnung und ohne makroskopische Verformung auf. Im Falle von sicherheitsrelevanten Komponenten wie Rahmen, Gabeln, Lenkern, Sattelstützen, Kurbelarmen oder Pedalen kann dies zu erheblichen Personenschäden führen, die den Wert des ursächlichen Bauteilschadens weit überschreiten. Über einen langjährigen Zeitraum wurden gebrochene Komponenten aus dem Alltag und aus Gerichtsverfahren analysiert. Das Hauptaugenmerk lag hierbei auf der fraktographischen Analyse, teilweise wurden die zu Grunde liegenden Schadensursachen ermittelt. Einflussfaktoren sind beispielsweise konstruktive Kerben an ungünstigen Stellen, aber auch Werkstoffwahl und Fertigungsqualität spielen eine Rolle. In den meisten Fällen wurde jedoch die konstruktive Lebensdauer überschritten. Diese wird praktisch nie mitgeteilt, und eine wiederkehrende Prüfung sicherheitsrelevanter Bauteile findet nicht statt. Im Sinne der Vermeidung von Schäden und Unfällen könnte darauf hingewirkt werden, für sicherheitsrelevante Komponenten Lebensdauern besser abzuschätzen und von der Laufleistung abhängige Sichtprüfungen zu empfehlen. T2 - DGM Tagung Werkstoffprüfung CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2022 KW - Fraktographie KW - Fahrrad KW - Lebensdauer KW - Öffentliche Sicherheit KW - Schadensanalyse KW - Schadensprävention PY - 2022 AN - OPUS4-56122 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klinger, Christian T1 - Schwingbruch einer Kraftstoffleitung durch Biodiesel? N2 - Schadensteil: PME-Kraftstoffleitung Schadensmechanismus: Reibverschleiß und Schwingbruch Schadensursachen: Nichtbeständigkeit der Elastomereinlage in Befestigungsschelle gegen unplanmäßig ausgetretenen Biodiesel (PME); Schwingungen der Kraftstoffleitungen Schadensablauf: Elastomer versprödet, Schwingungen der Kraftstoffanlage, Reibverschleiß an der Befestigungsschelle, äußerliche oberflächliche Korrosion der Leitung; Schwingbruch der Kraftstoffleitung; Brand am Motor eines BHKWs T2 - 42. VDI-Jahrestagung CY - Würzburg, Germany DA - 29.09.2016 KW - Schwingbruch PY - 2016 VL - 42. VDI-Jahrestagung SP - 109 EP - 119 PB - VDI-Wissensforum GmbH AN - OPUS4-38284 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Klinger, Christian T1 - Aufbau einer Wissensbasis zu Bruchflächen und Gefüge in der fraktographischen online-Datenbank N2 - In einer fraktographischen online-Datenbank werden Informationen zum Bruchverhalten von technischen Werkstoffen zusammengetragen. Primäres Ziel ist die kontrollierte Erzeugung von Brüchen und deren anschließende Analyse, aber auch Beispiele aus Schadensfällen werden eingestellt. Die makroskopischen und mikroskopischen Merkmale von Bruchflächen, die Art der Beanspruchung und die dazugehörigen Werkstoffgefüge werden in Datensätzen zusammengefasst, die der interessierten Fachöffentlichkeit zu Verfügung stehen. T2 - Metallographietagung 2016 CY - Berlin, Germany DA - 21.9.2016 KW - Fraktografie KW - Datenbank KW - Bruchverhalten KW - Schadensanalyse PY - 2016 SN - 978-3-88355-412-9 VL - 50 SP - 3 EP - 12 PB - DGM AN - OPUS4-38189 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bettge, Dirk A1 - Sonnenburg, Elke A1 - Klinger, Christian T1 - Metallographische Zielpräparation von Ungänzen im Zusammenspiel mit ZfP-Methoden N2 - Oft sind von außen nicht sichtbare „Ungänzen“ im Innern die Ursache für das Versagen von Bauteilen. In manchen Fällen genügt eine herkömmliche metallographische Präparation, um der Schadensursache auf die Spur zu kommen. In anderen Fällen aber sind die Ungänzen zu klein oder ihre Lage zu ungewiss, um sie mit zufälligen Schnitten zu treffen. Zudem würde man durch Fehlversuche das Bauteil zu stark schädigen und so wertvolle Spuren verlieren sowie die weitere Untersuchbarkeit einschränken. In solchen Fällen ist es im wahrsten Sinn des Wortes zielführend, die Ungänzen mit Hilfe eines räumlich abbildenden ZfP-Verfahrens zu lokalisieren und dann mit den erhaltenen Koordinaten eine metallographische Zielpräparation präzise durchzuführen. Als Methoden kommen z.B. Mikro-Computer-Tomographie (µCT) und Tauch-Ultraschall in Frage. Bauteile können kleine elektronische Komponenten sein, aber auch große Bauteile wie Wellen aus Fahrzeugen oder Anlagen. T2 - Metallographietagung 2016 CY - Berlin, Germany DA - 21.09.2016 KW - Metallographie KW - ZfP KW - Schadensanalyse PY - 2016 AN - OPUS4-38190 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -