TY - JOUR A1 - Santos de Freitas, M. A1 - Araghi, R. R. A1 - Brandenburg, E. A1 - Leiterer, Jork A1 - Emmerling, Franziska A1 - Folmert, K. A1 - Gerling-Driessen, U. I. M. A1 - Bardiaux, B. A1 - Böttcher, C. A1 - Pagel, K. A1 - Diehl, A. A1 - v. Berlepsch, H. A1 - Oschkinat, H. A1 - Koksch, B. T1 - The protofilament architecture of a de novo designed coiled coil-based amyloidogenic peptide N2 - Amyloid fibrils are polymers formed by proteins under specific conditions and in many cases they are related to pathogenesis, such as Parkinson’s and Alzheimer’s diseases. Their hallmark is the presence of a β-sheet structure. High resolution structural data on these systems as well as information gathered from multiple complementary analytical techniques is needed, from both a fundamental and a pharmaceutical perspective. Here, a previously reported de novo designed, pH-switchable coiled coil-based peptide that undergoes structural transitions resulting in fibril formation under physiological conditions has been exhaustively characterized by transmission electron microscopy (TEM), cryo-TEM, atomic force microscopy (AFM), wide-angle X-ray scattering (WAXS) and solid-state NMR (ssNMR). Overall, a unique 2-dimensional carpet-like assembly composed of large coexisiting ribbon-like, tubular and funnel-like structures with a clearly resolved protofilament substructure is observed. Whereas electron microscopy and scattering data point somewhat more to a hairpin model of β-fibrils, ssNMR data obtained from samples with selectively labelled peptides are in agreement with both, hairpin structures and linear arrangements. KW - Amyloid KW - Elektronenmikroskopie PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-458713 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1047847718301333 DO - https://doi.org/10.1016/j.jsb.2018.05.009 SN - 1047-8477 VL - 203 IS - 3 SP - 263 EP - 272 PB - Elsevier AN - OPUS4-45871 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zerbst, Uwe A1 - Ainsworth, R. A. A1 - Beier, H.T. A1 - Pisarski, H. A1 - Zhang, Z. L. A1 - Nikbin, K. A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Münstermann, S. A1 - Kucharczyk, P. A1 - Klingbeil, Dietmar T1 - Review on fracture and crack propagation in weldments - A fracture mechanics perspective N2 - Welding is one of the most common methods in industrial practice for joining components. Its main advantages are high speed in manufacturing combined with low costs and, usually, a high degree of flexibility, integrity and reliability. Nevertheless, welding is a highly complex metallurgical process and, therefore, weldments are susceptible to material discontinuities, flaws and residual stresses which may lead to structural failure and life time reduction. As a consequence weldments are an important field of fracture mechanics methods although its application is more complex than for homogeneous or non-welded structures. The aim of the paper is to provide an overview on the current state of fracture mechanics application to weldments. It starts by discussing the specific features which any fracture mechanics analysis of weldments has to take into account. Then, the experimental determination of fracture toughness, fatigue crack propagation and tensile properties of weldments is addressed. Finally, the analytical determination of the crack driving force in components and structural integrity assessment approaches for weldments are presented. KW - Weldments KW - Fracture mechanics KW - Fracture toughness KW - Fatigue crack propagation KW - Residual stresses KW - Strength mismatch PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2014.05.012 SN - 0013-7944 SN - 1873-7315 VL - 132 SP - 200 EP - 276 PB - Elsevier Science CY - Kidlington AN - OPUS4-32819 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ickert, Stefanie A1 - Hofmann, J. A1 - Riedel, Jens A1 - Beck, S. A1 - Pagel, K. A1 - Linscheid, M. W. T1 - Charge-induced geometrical reorganization of DNA oligonucleotides studied by tandem mass spectrometry and ion mobility N2 - Mass spectrometry is applied as a tool for the elucidation of molecular structures. This premises that gas-phase structures reflect the original geometry of the analytes, while it requires a thorough understanding and investigation of the forces controlling and affecting the gas-phase structures. However, only little is known about conformational changes of oligonucleotides in the gas phase. In this study, a series of multiply charged DNA oligonucleotides (n¼15–40) has been subjected to a comprehensive tandem mass spectrometric study to unravel transitions between different ionic gas-phase structures. The nucleobase sequence and the chain length were varied to gain insights into their influence on the geometrical oligonucleotide organization. Altogether, 23 oligonucleotides were analyzed using collision-induced fragmentation. All sequences showed comparable correlation regarding the characteristic collision energy. This value that is also a measure for stability, strongly correlates with the net charge density of the precursor ions. With decreasing charge of the oligonucleotides, an increase in the fragmentation energy was observed. At a distinct charge density, a deviation from linearity was observed for all studied species, indicating a structural reorganization. To corroborate the proposed geometrical change, collisional cross-sections of the oligonucleotides at different charge states were determined using ion mobility-mass spectrometry. The results clearly indicate that an increase in charge density and thus Coulomb repulsion results in the transition from a folded, compact form to elongated structures of the precursor ions. Our data show this structural transition to depend mainly on the charge density, whereas sequence and size do not have an influence. KW - Ion mobility KW - Collision-induced dissociation KW - Mass spectrometry KW - Oligonucleotide KW - Fragmentation KW - Tandem-MS PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1177/1469066717746896 SN - 1469-0667 SN - 1751-6838 VL - 24 IS - 2 SP - 225 EP - 230 PB - Sage AN - OPUS4-44429 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Kromm, Arne A1 - Dixneit, Jonny A1 - Dilger, K. A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Hensel, J. A1 - Eslami, H. T1 - Schwingfestigkeitsverbesserung hochfester Schweißverbindungen mit Hilfe neuartiger LTT-Zusatzwerkstoffe N2 - Die Verwendung von LTT-Zusatzwerkstoffen stellt einen alternativen Ansatz zu den sonst üblichen Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung zur Schwingfestigkeitserhöhung geschweißter Stahlkonstruktionen dar. Der wesentliche Wirkmechanismus beruht auf der Beeinflussung des Eigenspannungszustands durch die niedrige Martensitstarttemperatur bereits während des Schweißens. Dadurch werden die Druckeigenspannungen aus der behinderten Volumenausdehnung infolge Phasenumwandlung voll wirksam. Weiter weist die Schweißnaht eine hohe Härte auf, die die Schwingrissbildung verzögern kann, allerdings auch zu einer niedrigen Kerbschlagarbeit führt. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden grundlegende Untersuchungen zur schweißtechnischen Verarbeitung eines LTT-Zusatzwerkstoffes durchgeführt. Dies beinhaltet die Sicherstellung der Schweißbarkeit sowie die Charakterisierung der Verbindungseigenschaften. Untersuchungen zur Schweißeignung machten deutlich, dass ein sicherer Einsatz in dem für hochfeste Stähle zur Verfügung stehenden Arbeitsfenster möglich ist. Der verwendete LTT-Zusatz auf Cr-Ni-Basis lässt sich mit hoher Nahtgüte fügen. Auch die mechanischen Eigenschaften erlauben den Einsatz im Bereich hochfester Stähle mit einer Streckgrenze von 960 MPa. Entwicklungspotential gibt es hinsichtlich der Zähigkeit. Die in dieser Arbeit erreichten Kerbschlagwerte liegen deutlich unter denen kommerziell verfügbarer konventioneller Schweißgüter. Die Untersuchungen belegen, dass der Effekt der martensitischen Phasenumwandlung im gesamten Schweißgut zum Tragen kommt. Die angestrebten hohen Druckeigenspannungen finden sich vornehmlich im Schweißgutinnern. Im weiteren Vorgehen wurden Schwingfestigkeitsuntersuchungen an den Stählen S355J2 und S960Q unter Verwendung konventioneller Zusatzwerkstoffe im Vergleich zum LTT-Zusatz durchgeführt. Die verwendeten Konstruktionsdetails sind ein Stumpfstoß unter Variation der Schweißnahtausführung (DY-Naht und V-Naht), ein Kreuzstoß mit HV-Naht sowie ein Überlappstoß mit einseitig und beidseitig geschweißter Kehlnaht. Weitergehend wurde eine bauteilähnliche Probe (die Längssteife) untersucht, bei der der LTT-Zusatzwerkstoff als zusätzliche Schweißlage aufgebracht wurde. Neben der Schwingfestigkeit wurden die Schweißnähte hinsichtlich der Eigenspannungen, der Eigenspannungsstabilität im Schwingversuch sowie metallografisch charakterisiert. Eine generell positive Wirkung des LTT-Zusatzwerkstoffes im Hinblick auf die Schwingfestigkeitssteigerung kann nicht bestätigt werden. Teilweise ist eine Steigerung der Schwingfestigkeit bei Substitution konventioneller Zusatzwerkstoffe zu beobachten, teilweise zeigt sich kein Effekt. Ursächlich hierfür ist die bei manchen Stoßformen mangelnde Steifigkeit quer zur Schweißnaht, die zur Ausbildung hoher Druckeigenspannungen infolge Phasenumwandlung notwendig wäre. Die bauteilähnliche Längssteife bestätigt allerdings das grundlegende Potential der LTT-Zusatzwerkstoffe bei Vorliegen hinreichender Steifigkeit. KW - Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Schwingfestigkeit KW - Hochfester Stahl KW - LTT PY - 2020 UR - https://matplus.shop/produkt/p-1060-schwingfestigkeitsverbesserung-hochfester-schweissverbindungen-mit-hilfe-neuartiger-ltt-zusatzwerkstoffe SN - 978-3-946885-75-7 VL - P 1060 SP - 1 EP - 123 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51216 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hensel, J. A1 - Kromm, Arne A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Dixneit, Jonny A1 - Dilger, K. T1 - Capability of martensitic low transformation temperature welding consumables for increasing the fatigue strength of high strength steel joints N2 - The use of low transformation temperature (LTT) filler materials represents a smart approach for increasing the fatigue strength of welded high strength steel structures apart from the usual procedures of post weld treatment. The main mechanism is based on the effect of the low start temperature of martensite formation on the stress already present during welding. Thus, compressive residual stress formed due to constrained volume expansion in connection with phase transformation become highly effective. Furthermore, the weld metal has a high hardness that can delay the formation of fatigue cracks but also leads to low toughness. Fundamental investigations on the weldability of an LTT filler material are presented in this work, including the characterization of the weld microstructure, its hardness, phase transformation temperature and mechanical properties. Special attention was applied to avoid imperfections in order to ensure a high weld quality for subsequent fatigue testing. Fatigue tests were conducted on the welded joints of the base materials S355J2 and S960QL using conventional filler materials as a comparison to the LTT filler. Butt joints were used with a variation in the weld type (DY-weld and V-weld). In addition, a component-like specimen (longitudinal stiffener) was investigated where the LTT filler material was applied as an additional layer. The joints were characterized with respect to residual stress, its stability during cyclic loading and microstructure. The results show that the application of LTT consumables leads to a significant increase in fatigue strength when basic design guidelines are followed. This enables a benefit from the lightweight design potential of high-strength steel grades. KW - Low transformation temperature KW - Welding KW - Fatigue strength KW - Residual stress PY - 2020 DO - https://doi.org/10.3139/120.111562 VL - 62 IS - 9 SP - 891 EP - 899 PB - Carl Hanser Verlag AN - OPUS4-51180 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ickert, Stefanie A1 - Schwaar, Timm A1 - Springer, A. A1 - Grabarics, M. A1 - Riedel, Jens A1 - Beck, S. A1 - Pagel, K. A1 - Linscheid, M. W. T1 - Comparison of the fragmentation behavior of DNA and LNA single strands and duplexes N2 - DNA and locked nucleic acid (LNA) were characterized as single strands, as well as double stranded DNA-DNA duplexes and DNA-LNA hybrids using tandem mass spectrometry with collision-induced dissociation. Additionally, ion mobility spectrometry was carried out on selected species. Oligonucleotide duplexes of different sequences – bearing mismatch positions and abasic sites of complementary DNA 15-mers – were investigated to unravel general trends in their stability in the gas phase. Single stranded LNA oligonucleotides were also investigated with respect to their gas phase behavior and fragmentation upon collision-induced dissociation. In contrast to the collision-induced dissociation of DNA, almost no base loss was observed for LNAs. Here, backbone cleavages were the dominant dissociation pathways. This finding was further underlined by the need for higher activation energies. Base losses from the LNA strand were also absent in fragmentation experiments of the investigated DNA-LNA hybrid duplexes. While DNA-DNA duplexes dissociated easily into single stranded fragments, the high stability of DNA-LNA hybrids resulted in predominant fragmentation of the DNA part rather than the LNA, while base losses were only observed from the DNA single strand of the hybrid. KW - Oligonucleotide fragmentation KW - Locked nucleic acids KW - Collision induced dissociation (CID) KW - Double strands KW - Ion mobility spectrometry PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002/jms.4344 VL - 54 IS - 5 SP - 402 EP - 411 PB - Wiley AN - OPUS4-47485 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kromm, Arne A1 - Dixneit, Jonny A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Hensel, J. A1 - Eslami-Chalandar, H. A1 - Nitschke-Pagel, T. A1 - Dilger, K. T1 - Schwingfestigkeitsverbesserung hochfester Schweißverbindungen mit Hilfe neuartiger LTT-Zusatzwerkstoffe N2 - Die Verwendung von LTT-Zusatzwerkstoffen stellt einen alternativen Ansatz zu den sonst üblichen Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung zur Schwingfestigkeitserhöhung geschweißter Stahlkonstruktionen dar. Der wesentliche Wirkmechanismus beruht auf der Beeinflussung des Eigenspannungszustands durch die niedrige Martensitstarttemperatur bereits während des Schweißens. Dadurch werden die Druckeigenspannungen aus der behinderten Volumenausdehnung infolge Phasenumwandlung voll wirksam. Weiter weist die Schweißnaht eine hohe Härte auf, die die Schwingrissbildung verzögern kann, allerdings auch zu einer niedrigen Kerbschlagarbeit führt. Im ersten Teil dieses Beitrages werden grundlegende Untersuchungen zur schweißtechnischen Verarbeitung eines LTT-Zusatzwerkstoffes präsentiert. Dies beinhaltet zunächst die Sicherstellung der Schweißbarkeit sowie die Charakterisierung der Schweißgefüge und deren Härte mit dem Ziel, reproduzierbare Verbindungseigenschaften für die nachfolgende Schwingfestigkeitsprüfung herzustellen. Der zweite Teil des Beitrages beschäftigt sich mit den dazugehörigen Schwingfestigkeitsuntersuchungen an den Stählen S355J2 und S960Q unter Verwendung konventioneller Zusatzwerkstoffe im Vergleich zum LTT-Zusatz. Das verwendete Schweißdetail ist eine Verbindungsschweißung am Stumpfstoß unter Variation der Schweißnahtausführung (DY-Naht und V-Naht). Weitergehend wird eine bauteilähnliche Probe (die Längssteife) untersucht, bei der der LTT-Zusatzwerkstoff als zusätzliche Schweißlage aufgebracht wurde. Neben der Schwingfestigkeit werden die Schweißnähte hinsichtlich der Eigenspannungen, der Eigenspannungsstabilität im Schwingversuch sowie metallografisch charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass LTT-Zusatzwerkstoffe unter Einhaltung wesentlicher Konstruktionsrichtlinien zu einem deutlichen Anstieg der Schwingfestigkeit führen. Dadurch kann das Leichtbaupotential hochfester Stahlgüten genutzt werden. T2 - DVS Congress CY - Friedrichshafen, Germany DA - 17.09.2018 KW - Schweißen KW - Eigenspannungen KW - Schwingfestigkeit KW - LTT PY - 2018 SN - 978-3-96144-036-8 VL - 344 SP - 231 EP - 238 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-45984 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -