TY - CONF A1 - Hoffmann, Martin T1 - Entwicklung und Validierung einer Race Track Probe (RT P) Development and validation of a racetrack specimen T2 - Materialica 2012 CY - Munich, Germany DA - 2012-10-23 PY - 2012 AN - OPUS4-26894 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Hoffmann, Martin A1 - Scherer, Florian A1 - Schoppa, André A1 - Szczepaniak, Mariusz T1 - Slow burst testing of samples as a method for quantification of composite cylinder degradation N2 - The current practise to focus periodic retesting of composite cylinders primarily on the hydraulic pressure test has to be evaluated as critical. The test itself always causes a certain amount of micro damage to the cylinders but does not necessarily deliver sufficient and evaluable information. Thus BAM Federal Institute of Materials Research and Testing (Germany) moves the focal point to a new approach for validation of composite cylinders, based on destructive sample tests parallel to operation. Statistical assessment of results of these destructive tests is employed for the estimation of remaining safe service life, based on reliability demands. The estimated service life is also used for the determination of re-test periods of the examined population of composite cylinders. An essential aspect of this approach is the validation of current residual strength and its prediction at any point of service life. In cases of gas cylinders with very high cycle strength, residual strength cannot be quantified statistically by means of hydraulic load cycles. As a replacement, creep tests or burst tests may be employed. BAM suggests the 'slow burst test SBT' as a combination of these two test procedures. This is a compromise between the practicability of the (conventional) burst test and the practical relevance of sustained loads during service, to be tested in creep rupture tests. In this paper, a variety of 99 burst results of a cylinder design type used for breathing apparatus (CFRP with PE-liner) is evaluated. The influence of test procedure parameters and nature and intensity of artificial ageing on the test sample strength are analysed statistically. This leads to an evaluation of different procedures of artificial ageing and the recommendation to substitute conventional burst tests by slow burst tests for the assessment of composite pressure receptacles. KW - Slow burst test KW - Sample testing KW - Residual strength KW - Scatter KW - Mean value KW - Degradation KW - Pressure rate PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.04.016 SN - 0360-3199 VL - 39 IS - 35 SP - 20522 EP - 20530 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-30732 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hoffmann, Martin A1 - Gregor, Christian A1 - Schulz, Michael A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - Mair, Georg T1 - Entwickelt und validiert - Probengeometrie zur Untersuchung von gewickelten Faserverbundproben N2 - Durch die beschriebene, auf eine Umfangsbelastung ausgelegte Probengeometrie werden Fertigung und Einsatz von Druckbehältern nachempfunden. Dafür wurden bereits bestehende Probenformen überarbeitet, um im Probenkörper eine unidirektionale Zugbelastung zu erzeugen. Da die endgültigen Eigenschaften von faserverstärktem Kunststoff erst in der Fertigung entstehen, sind gleiche Fertigungsbedingungen von Proben und Bauteilen wichtig. Die hier vorgestellte Probe verspricht dadurch eine gute Eignung für den Einsatz bei Untersuchungen zum Zeitstandsverhalten. KW - Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) KW - Druckbehälter KW - Zeitstand KW - Zugprobe PY - 2012 SN - 1865-4819 VL - 5 SP - 44 EP - 49 PB - Springer Vieweg, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH CY - Wiesbaden AN - OPUS4-26893 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Hoffmann, Martin A1 - Saul, Herbert A1 - Spode, Manfred T1 - Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen - Teil 2: Extrapolation der Lastwechsel-Degradation N2 - Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist sowohl im Hinblick auf die Schädigung der Prüfmuster als auch ihrer Aussagekraft kritisch zu bewerten. Daher bringt die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zur Absicherung bei der Zulassung von Prüffristen für Composite-Druckgefäße, die älter als fünf Jahre sind, einen neuen Ansatz zur Anwendung. Er ermöglicht eine Zustandsbeschreibung der Population eines Baumusters auf der Basis wiederholt betriebsbegleitend zerstörender Prüfungen. Ein wesentlicher Aspekt dieses Ansatzes ist die Prognose der sicheren Restlebensdauer. Hierbei stellt der Effekt des übermäßigen Verlusts an hydraulischer Lastwechselfestigkeit im Sinne einer Degradation der Festigkeit einen kritischen Punkt in der Prognose der Sicherheit bis zum Lebensdauerende dar. KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Druckgefäße KW - Restfestigkeit KW - Degradation KW - Stichprobenprüfung KW - Hydraulische Lastwechselprüfung KW - Lebensdauer KW - Überlebenswahrscheinlichkeit KW - Lastwechselempfindlichkeit PY - 2012 SN - 2191-0073 VL - 2 IS - 10 SP - 38 EP - 43 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-26672 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Scherer, Florian A1 - Hoffmann, Martin T1 - Type approval of composite gas cylinders - Probabilistic analysis of standards' requirements concerning minimum burst pressure N2 - Gas cylinders made from composite materials receive growing popularity in applications where light weight is of advantage. At the same time manufacturers are interested in cutting cost and weight through material reduction for better acceptance of a product, e.g. H2-vehicles. This requires a better understanding of safety relevant properties. The safety determination of current standards is mainly based on the minimum burst pressure of a few specimens. Various research projects were conducted aiming at reducing minimum burst pressure requirements without compromising safety. No satisfying results were found. While looking at reliability aspects it could be concluded, that the minimum burst pressure of unused specimens is not a satisfying criterion for safety during service life. This paper introduces first ideas for a method to determine one aspect of reliability of composite gas cylinders, employing probabilistic analysis of burst pressures of a sample of specimens. This can create potential for saving material cost while granting a higher safety level than the current method. Additionally, degradation over service time can be assessed. KW - Probabilistic approach KW - Regulations KW - Artificial aging KW - Slow burst test KW - Survival rate KW - Degradation trace KW - Isoasfalen PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.01.161 SN - 0360-3199 VL - 40 IS - 15 SP - 5359 EP - 5366 PB - Elsevier Ltd. CY - Oxford AN - OPUS4-32697 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Hoffmann, Martin T1 - Assessment of the residual strength thresholds of composite pressure receptacles - Criteria for hydraulic load cycle testing N2 - Die aktuelle Praxis, die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung zu begründen, ist kritisch sowohl bzgl. der Mikro-Schädigung der Prüfmuster als auch bzgl. ihrer Aussagekraft zu bewerten. Deshalb kommt durch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM bei der Zulassung von Prüffristen für Composite-Druckgefäße von mehr als 5 Jahren zur Absicherung ein neuer Validierungsansatz zur Anwendung. Er ermöglicht eine Zustandsbeschreibung der Gesamtheit eines Baumusters auf der Basis wiederholt betriebsbegleitend zerstörender Prüfungen. Mit Bezug auf diesen Ansatz wird erläutert, wie die statistische Auswertung von Stichproben und deren perspektivische Extrapolation zur Vorhersage des Endes der Lebensdauer bzw. zumindest des Zeitpunkts der nächsten wiederholten Prüfung erfolgen können. Ferner wird erläutert, wie Zuverlässigkeitsgrenzwerte von der Größe von Druckgefäßen abhängig gemacht werden können und welchen Einfluss der reale Gasdruck auf die Sicherheitsbewertung im Rahmen des Ansatzes der BAM hat. Es wird insbesondere in das zentrale Arbeitsdiagramm des vorgenannten Ansatzes, das für Sicherheitsbewertungen wesentlich ist, eingeführt und erläutert, wie dieses verwendet werden kann. Hierzu wird auch ausgeführt, wie die Füllzyklenzahl und die Lastwechselfestigkeit über die neu eingeführte Größe der spezifischen Füllempfindlichkeit zusammenhängen. N2 - The current practice of periodic retesting of composite pressure receptacles primarily based on the hydraulic pressure test has to be evaluated as critical. This is justified by micro damages caused to the specimen by the test itself and by a lack of informative values. Thus, BAM Federal Institute of Materials Research and Testing uses a new validation approach in the case of retest periods of more than 5 years. It enables the description of the condition of a specific design type series based on destructive tests parallel to operation. With respect to this approach it is explained how the statistical evaluation of sample tests and their extrapolation to end of life or at least to the time of next retesting can be achieved. In addition, it is explained how the reliability limits may be linked to the size and pressure level of the respective composite pressure receptacle. The frame of this safety Approach includes the influence of the maximum working pressure on the safety assessment. One topic of this approach is the introduction of the working diagram essential for safety assessments that allows graphical evaluation of load cycle strength by mean value, scatter and survival rate of samples as well as instruction how to use it. For this, it is explained how the number of filling cycles and the reduction of the respective hydraulic residual cycle strength interacts with the newly introduced value of specific filling sensitivity. KW - Composite cylinders KW - Hydraulic cycle testing KW - Residual strength KW - Sample testing KW - Probabilis-tic PY - 2013 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 2 SP - 121 EP - 129 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-27645 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Becker, Ben A1 - Mair, Georg A1 - Schoppa, Andre A1 - Duffner, Eric A1 - Szczepaniak, Mariusz A1 - Klauke, Andre A1 - Lenz, Stefan A1 - Lehr, Christian A1 - Hoffmann, Martin A1 - Gregor, Christian ED - Mair, Georg T1 - CryoCode: Kryodruck Tanksystem und Betankung – Validierung bis zum Normierungsvorschlag N2 - Entwicklung und Validierung eines Kryodruck-Tanksystems für Wasserstoff-Fahrzeuge. Darstellung der Versuchsergebnisse und des Normierungsvorschlags. KW - Kryodruck KW - Wasserstoff KW - Druckbehälter KW - Composite KW - Normierungsvorschlag PY - 2017 SP - 1 EP - 56 AN - OPUS4-40714 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Hoffmann, Martin T1 - Regulations and research on RC&S for hydrogen storage relevant to transport and vehicle issues with special focus on composite containments N2 - Developers interested in high pressure storage of hydrogen for mobile use increasingly rely on composite cylinders for onboard storage or transport of dangerous goods. Thus, composite materials and systems deserve special consideration. History gives interesting background information important to the understanding of the current situation as to regulations, codes and standards. Based on this review, origins of different regulations for the storage of hydrogen as dangerous good and as propellant for vehicles will be examined. Both categories started out using steel and sometimes aluminium as cylinder material. With composite materials becoming more common, a new problem emerged: vital input for regulations on composite pressure systems was initially derived from decades of experience with steel cylinders. As a result, both regulatory fields suffer somewhat from this common basis. Only recent developments regarding requirements for composite cylinders have begun to go more and more separate ways. Thus these differences lead to some shortcomings in regulation with respect to composite storage systems. In principle, in spite of separate development, these deficits are in both applications very much the same: there are uncertainties in the prediction of safe service life, in retesting procedures of composite cylinders and in their intervals. Hence, different aspects of uncertainties and relevant approaches to solutions will be explained. KW - Regulations KW - Hydrogen storage KW - Composite cylinders KW - Safety KW - Slow burst test KW - Cycle fatigue sensitivity PY - 2014 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.08.141 SN - 0360-3199 VL - 39 IS - 11 SP - 6132 EP - 6145 PB - Elsevier CY - Oxford AN - OPUS4-29218 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Hoffmann, Martin T1 - Baumusterprüfung von Composite-Druckgefäßen - Probabilistische Betrachtung der Mindestberstdruckforderung nach Norm N2 - Die Methoden der Sicherheitsbeurteilung von Druckgefäße aus Verbundwerkstoffen werden zunehmend verfeinert, um Material und damit auch Kosten sparen zu können. So steht auch der Mindestberstdruck als eine der Basisforderungen in den relevanten Normen in der Diskussion. Im Beitrag wird dargestellt, wie die Anforderungen nach Norm unter Berücksichtigung der realen Streuung der Festigkeitseigenschaften nach dem Kriterium einer Mindestzuverlässigkeit prinzipiell zu bewerten sind. Im Ergebnis wird abgeleitet, dass eine quantitative Reduzierung bei Beibehaltung des Charakters der Anforderung sicherheitstechnisch bedenklich ist. Der Ansatz, die Sicherheit von Composite-Druckgefäßen nach dem Kriterium eines Mindestberstdrucks anhand einzelner Prüfmustern nachzuweisen, ist weder eine notwendige noch eine hinreichende Bedingung für ein sicheres Baumuster. Das Potenzial zur Materialeinsparung kann nur durch Umstellung der Sicherheitsnachweise auf ein probabilistisches Verfahren genutzt werden. KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Druckgefäße KW - Restfestigkeit KW - Degradation KW - Mindestberstdruck KW - Langsame Berstprüfung KW - Überlebenswahrscheinlichkeit KW - Probabilistischer Ansatz KW - Rechtsvorschriften PY - 2013 SN - 2191-0073 VL - 3 IS - 11/12 SP - 48 EP - 54 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-28909 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg A1 - Pöschko, Pascal A1 - Hoffmann, Martin A1 - Schoppa, André A1 - Spode, Manfred T1 - Betrachtung von Grenzwerten der Restfestigkeit von Composite-Druckgefäßen - Teil 1: Kriterien der hydraulischen Lastwechselprüfung N2 - Die aktuelle Praxis, auch die wiederkehrende Prüfung von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen primär auf die hydraulische Innendruckprüfung abzustellen, ist sowohl bezüglich der Schädigung der Prüfmuster als auch ihrer Aussagekraft als kritisch zu bewerten. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM bringt daher bei der Zulassung von Prüffristen für Composite-Druckgefäße von mehr als fünf Jahren zur Absicherung einen neuen Ansatz zur Anwendung. Er ermöglicht eine Zustandsbeschreibung der Population eines Baumusters auf der Basis wiederholt betriebsbegleitend zerstörender Prüfungen. Nachfolgend wird erläutert, wie die statistische Auswertung von Stichproben und deren perspektivische Extrapolation erfolgen und wie Zuverlässigkeitsgrenzwerte von der Größe von Druckgefäßen abhängig gemacht werden können, sowie welchen Einfluss der reale Gasdruck auf die Sicherheitsbewertung im Rahmen des Ansatzes der BAM hat. Insbesondere wird in das zentrale Arbeitsdiagramm des Ansatzes eingeführt und erläutert, wie dieses verwendet werden kann. Hierzu wird auch ausgeführt, wie die Füllzyklenzahl und die Lastwechselfestigkeit über die neu eingeführte Größe der spezifischen Füllempfindlichkeit zusammenhängen. KW - Restfestigkeiten KW - Degradation KW - Betriebssicherheit KW - Hydraulische Lastwechselprüfung KW - Streuung KW - Ausfallwahrscheinlichkeit KW - Lastwechselempfindlichkeit PY - 2012 SN - 2191-0073 VL - 2 IS - 7/8 SP - 30 EP - 38 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-26199 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -