TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert T1 - Experimenttel Untersuchungen an Proben und Komponenten aus Dampferbeton T2 - 4. RAM-Behältesicherheitstage CY - Berlin, Germany DA - 2014-03-26 PY - 2014 AN - OPUS4-31789 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert T1 - Model-size and full-size penetration tests on damping concrete T2 - Junior Euromat 2014 CY - Lausanne, Switzerland DA - 2014-07-21 PY - 2014 AN - OPUS4-31790 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert T1 - Model-size and full-size penetration tests on damping concrete T2 - Junior Euromat 2014 CY - Lausanne, Switzerland DA - 2014-07-21 PY - 2014 AN - OPUS4-31791 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Müller, Karsten ED - Grellmann, W. ED - Frenz, H. T1 - Experimentelle Untersuchungen an Prüfkörpern und Komponenten aus Dämpferbeton T1 - Experimental tests on damping concrete specimens and components N2 - Der Verbundwerkstoff Dämpferbeton wird im Hallenboden von kerntechnischen Anlagen eingesetzt. Durch seine stoßdämpfenden Eigenschaften reduziert er die mechanischen Beanspruchungen von Behältern im Falle eines Handhabungsstörfalls. Um das Verhalten numerisch zu untersuchen, muss ein geeignetes Materialmodell entwickelt werden. Hierfür sind Materialparameter notwendig, die im Rahmen eines von der BAM durchgeführten Forschungsvorhabens ermittelt wurden. Dazu sind Druck- und Eindringversuche an unterschiedlichen Prüfkörpern durchgeführt worden. Den abschließenden Test bildete ein originalmaßstäblicher Fallversuch auf ein Dämpferbetonfundament. N2 - The composite damping concrete is used in the footings of nuclear sites. Due to its shock-absorbing properties it reduces mechanical loads of casks in a handling incident. To examine the behaviour numerically, a material model has to be developed. That makes comprehensive material Parameters necessary, which were obtained in a research project conducted by BAM. To this compression and penetration tests with different specimens and various Parameters were performed. The final experiment test was a full-scale drop test on a damping concrete footing. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2014 - Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis - Werkstoffeinsatz, Qualitätssicherung und Schadensanalyse CY - Berlin, Germany DA - 04.12.2014 KW - Beton-Polymer Verbundwerkstoff KW - Dämpferbeton KW - Charakterisierung Materialverhalten KW - Dynamische Druckversuche KW - Concrete-polymer composite KW - Damping concrete KW - Characterisation material behaviour KW - Dynamic compression tests KW - Material characterisation PY - 2014 SN - 978-3-9814516-8-9 SN - 1861-8154 SP - 281 EP - 286 AN - OPUS4-32321 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Müller, Karsten A1 - Droste, Bernhard A1 - Völzke, Holger T1 - Model-sized and full-scale dynamic penetration tests on damping concrete N2 - Mechanical loading conditions of transport and storage casks for radioactive materials in accidental scenarios are highly affected by the behavior of both: the impact limiters and the footing materials. To minimize potential damages during the handling of casks, a so called damping concrete is frequently used for the footings in interim nuclear facilities. It obtains its shock absorbing properties through admixing of polymer cells. For a comprehensive mechanical evaluation of casks, advanced material models are also needed for damping concrete. In order to characterize the mechanical properties and to develop numerical material models, penetration tests were carried out at different test facilities of BAM. The tests contain static and dynamic penetration tests on cubic specimen with an edge length of 100 mm as well as mortared specimen with a size of 240 x 240 x 50 cm³. Indenters with different geometries and diameters were used for these model-sized penetration tests. Subsequently a full-scale cylindrical cast-iron indenter with a diameter of 110 cm was dropped of 5 m height on a realistic damping concrete footing. T2 - PATRAM 2013 - 17th International symposium on the packaging and transportation of radioactive materials CY - San Francisco, CA, USA DA - 18.08.2013 KW - Drop test KW - Dynamic KW - Penetration KW - Damping concrete PY - 2013 SP - 1 EP - 10 PB - Omnipress AN - OPUS4-30233 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert A1 - Weber, Mike A1 - Völzke, Holger A1 - Kasparek, Eva Maria ED - Gomes, J.F.Silva ED - Meguid, S.A. T1 - Temperature dependendency of dynamically loaded polyurethane foam N2 - Polyurethane foam used as impact limiter material undergoes high plastic deformations, whereat the resulting stress-strain relations strongly depend on loading speed and temperature. This paper discusses the efforts necessary to develop a reliable numerical foam simulation model focussing on generation and implementation of temperature- dependent yield curves T2 - 6th International Conference on Mechanics and Materials in Design CY - Ponta Delgada, Azores, Portugal DA - 26.07.2015 KW - Impact limiter KW - Polyurethane foam KW - Finite element model KW - Strain rate KW - Temperature dependency PY - 2015 SN - 978-989-98832-3-9 SP - 1043 EP - 1046 PB - INEGI-FEUP AN - OPUS4-38889 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert A1 - Qiao, Linan A1 - Müller, Karsten A1 - Droste, Bernhard T1 - Determination of material parameters of damping concrete under dynamic loading N2 - The safety and integrity of casks for radioactive waste in accidental scenarios is analysed by BAM Federal institute tor Materials Research and Testing. An accidental scenario in German interim storage facilities is the drop from a crane during the handling operation. To reduce the mechanical loads to the cask a shock absorbing footing with high energy absorption capability is used in these areas. In order to analyse and evaluate such impact scenarios of casks, numerical simulations are performed. For a comprehensive simulation of an accidental scenario the behaviour of the damping concrete footing has to be taken into account as well and therefor a material model is needed. Material parameters under different loading conditions are the basis for a numerical model. For that reason a government funded research project (Kasparek, 2012) was conducted to characterise damping concrete under quasi-static as well as highly dynamic impact loading conditions. The performed tests include compression tests with and without lateral constraint small-scale and midscale penetration tests with different indenters, and finally a full-scale drop test onto a damping concrete footing. T2 - RAMTRANS 2015 - 10th International conference on radioactive materials transport and storage CY - Oxford, UK DA - 19.05.2015 KW - Drop test KW - Damping concrete KW - Material characterisation PY - 2015 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-33492 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Scheidemann, Robert A1 - Zencker, Uwe A1 - Wolff, Dietmar A1 - Völzke, Holger T1 - Effect of dynamic loading on compressional behavior of damping concrete N2 - In drop test scenarios related to assessing and licensing the storage procedure of spent fuel and high active waste, the casks under examination are generally not equipped with impact limiters. Hence, the extent of mechanical stresses in case of an assumed handling accident is largely affected by the ground properties of the reception hall floor in the specific storage facility. Unlike conventional brittle foundation materials, damping concrete performs quite well in such applications as it features high stiffness as well as high energy absorption due to the filler pore volume. However, its damping ability is not sufficiently exploited in current finite element (FE) calculations due to a lack of advanced material models for simulating its impact response. An implementation of qualified concepts that account for plastic, strain rate dependent behavior requires additional information that has to be provided by systematic test series. BAM recently started a research project to generate such data, subsequently to develop and to improve numerical methods for the analysis of impact limiters and damping foundation material and thus to optimize safety assessment tools for the design of transport and storage casks. A major part of this research concerns dynamic compression tests of variably shaped specimens conducted at a servo hydraulic 1MN impact testing machine as well as at a BAM facility for guided drop tests. This presentation focuses 100mm damping concrete cubes deformed vertically at constant rates under different constraint conditions. For example, a special fitting jig was constructed to subject the specimens to multi-axial loading. Thereby a deformation of 60% could be applied. Simulation was conducted by FE code ABAQUS™ based on material models “Concrete damaged plasticity” and “Crushable foam” which both allow defining rate sensitive nonlinear stress-strain relations in compression beyond the classic metal plasticity approach. T2 - PATRAM 2010 - 16th International symposium on the packaging and transport of radioactive materials CY - London, UK DA - 2010-10-03 KW - Damping concrete KW - Strain rate sensitivity KW - Numerical simulation KW - Material model PY - 2010 SP - 1-8 (Thursday-T40-114) AN - OPUS4-23708 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Völzke, Holger A1 - Scheidemann, Robert A1 - Zencker, Uwe A1 - Wolff, Dietmar T1 - Experimentelle und numerische Untersuchungen von stoßdämpfenden Werkstoffen für Behälter zur Entsorgung radioaktiver Stoffe N2 - Die mechanische Beanspruchung von Transport- und Lagerbehältern für radioaktive Stoffe gemäß den durch die IAEA vorgegebenen Prüfszenarien oder bei Unfällen, die während der Handhabung in einer kerntechnischen Anlage auftreten können, wird maßgeblich durch das Design der Stoßdämpfer und die Eigenschaften des jeweiligen Untergrundes beeinflusst. Da der Nachweis der Behälterintegrität und -dichtheit häufig an numerische Simulationen gekoppelt ist, sind für die sicherheitstechnische Auslegung der Konstruktion zuverlässige Informationen über das Energieabsorptionsvermögen der Werkstoffe und eine geeignete Umsetzung dieser Daten in FEM - Programme erforderlich. Die im Rahmen von Falluntersuchungen bei der BAM festgestellten, teilweise erheblichen Abweichungen zwischen experimentellen und berechneten Größen sind entsprechend darauf zurückzuführen, dass die zur Verfügung stehenden numerischen Verfahren das komplexe Verhalten der stoßdämpfenden Strukturen nicht ausreichend präzise wiedergeben. Hiervon besonders betroffen sind Bauteile aus Holz und Polyurethan-Schaum (PU-Schaum), die zur Konstruktion von Behälterstoßdämpfern für die Transportkonfiguration eingesetzt werden, sowie Dämpferbeton, der in ausgewählten Bereichen im Fundament von Standort-Zwischenlagern eingebaut wird. Um die zugehörigen Materialmodelle weiter zu entwickeln und die dafür erforderliche Datenbasis zu schaffen, hat die BAM vor knapp zwei Jahren das vom BMBF geförderte Forschungsvorhaben ENREA (Entwicklung rechnerischer Analysemethoden für stoßdämpfende Strukturen beim Anprall oder Absturz von Abfallgebinden) gestartet. Wesentlicher Bestandteil ist ein systematisches Versuchsprogramm, bei dem die drei genannten Werkstoffe statisch und dynamisch hohen Druckbelastungen ausgesetzt werden. Relevante Versuchsparameter sind, neben der Dehnrate, die Temperatur und Lagerungsbedingungen sowie die Orientierung des Werkstoffes hinsichtlich der Belastungsrichtung. Dieser Beitrag präsentiert die wichtigsten Ergebnisse aus der ersten Versuchsphase, die durch weggesteuerte Versuche mit konstanten Prüfgeschwindigkeiten von 0,02 mm/s und 3000 mm/s gekennzeichnet ist. Darüber hinaus wird die Verwertung dieser Daten zur Anpassung von Materialmodellen auf der Grundlage von Nachrechnungen gezeigt, wobei die Möglichkeiten und Grenzen der verwendeten Konzepte Umrissen werden. Aufgrund des Umfangs, den die Versuche mit Holzwerkstoffen einnehmen, und des erforderlichen Aufwandes für die numerische Modellierung werden die entsprechenden Maßnahmen und Ergebnisse in einem eigenständigen Beitrag auf der KONTEC vorgestellt. T2 - KONTEC 2011 - 10. Internationales Symposium "Konditionierung radioaktiver Betriebs- und Stilllegungsabfälle" CY - Dresden, Germany DA - 06.04.2011 KW - Stoßdämpfende Werkstoffe KW - Materialmodellierung KW - Versuchsprogramm KW - Stoßbelastung KW - Dehnratenabhängigkeit KW - Temperaturabhängigkeit KW - Polyurethan Schaum KW - Dämpferbeton PY - 2011 SP - 453 EP - 458 AN - OPUS4-23709 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Zencker, Uwe A1 - Scheidemann, Robert A1 - Völzke, Holger A1 - Müller, Karsten T1 - Numerical and experimental studies of polyurethane foam under impact loading N2 - Proper predictions of the behaviour of shock absorber materials are of utmost importance in safety assessments for licensing casks for transport and storage of highly active waste. After having identified significant discrepancies between numerical results and the actual response of polyurethane foam limiters subjected to accidental scenarios, a new research project ENREA was established by BAM. A major objective is to enhance and to develop advanced material models intended to simulate limiters under impact loading. They should account for all major factors influencing the load–deformation relationship like temperature, strain rate and specific stress state. The corresponding test program, applicable plasticity models, the overall parameter identification strategy based on local and global optimization techniques as well as experimental and numerical results are presented here in particular for closed cell foams. KW - Polyurethane foam KW - Limiter KW - Impact loading KW - Strain rate KW - Plasticity model KW - Parameter identification PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2010.11.025 SN - 0927-0256 VL - 50 IS - 4 SP - 1353 EP - 1358 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-23151 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Scheidemann, Robert A1 - Wolff, Dietmar A1 - Zencker, Uwe A1 - Völzke, Holger T1 - Untersuchungen zum Verhalten von Dämpferbeton unter Stossbelastung N2 - Während des Transportes sind Behälter für hoch radioaktive Abfälle durch stoßdämpfende Bauteile vor Einwirkungen, die aus Unfallszenarien gemäß den IAEA Regularien resultieren können, weitestgehend geschützt. Nach dem Entfernen dieser Komponenten im Rahmen der Einlagerung ins Zwischenlager müssen Vorkehrungen getroffen sein, um Beanspruchungen der Behälter aus möglichen Handhabungsunfällen im Empfangsbereich zu reduzieren. Die Maßnahmen müssen vor allem darauf abzielen, die stoßdämpfenden Eigenschaften der potentiellen Aufprallflächen zu optimieren. Da Standardmaterialien für Fundamente nur ein geringes Energieabsorptionsvermögen aufweisen, wurde durch die Firma HOCHTIEF eine neuartige Betonmixtur entwickelt, bei der ein spezieller Leichtzuschlag zum Einsatz kommen. Zur Charakterisierung dieses sogenannten Dämpferbetons liegen Standardkennwerte vor sowie Messwerte aus Eindringversuchen, die zur Qualitätssicherung für jede Produktcharge durchgeführt werden. Das stoßdämpfende Potential des neuen Werkstoffs kann jedoch nur dann vollkommen ausgeschöpft werden, wenn die Energieabsorption in numerischen Simulationen der Behälterabstürze über die gesamte Belastungsdauer zuverlässig wiedergegeben wird. Für die Implementierung und Anpassung eines entsprechenden Materialmodelis in einem Finite Elemente (FE) Programm sind Daten aus systematischen Druckversuchen mit Variation der relevanten Einflussgrößen erforderlich. An der BAM werden daher im Rahmen eines werkstoffübergreifenden Forschungsvorhabens zur Untersuchung von stoßdämpfenden Strukturen auch die Eigenschaften von Dämpferbeton experimentell untersucht und zugehörige numerische Methoden entwickelt. Der aktuelle Beitrag behandelt die Ergebnisse der ersten Projektphase, in der kubische Probekörper mit der Kantenlänge 100mm bei unterschiedlichen Lagerungsbedingungen statisch und dynamisch gestaucht wurden. In nachfolgenden Versuchen wird der Einfluß der Probengröße ermittelt sowie die Eignung der verwendeten Materialmodelle anhand realistischer Belastungssituationen validiert. Versuchsprogramm. T2 - Jahrestagung Kerntechnik 2011 CY - Berlin, Germany DA - 17.05.2011 KW - Stoßdämpfende Werkstoffe KW - Materialmodellierung KW - Versuchsprogramm KW - Stoßbelastung KW - Dehnratenabhängigkeit KW - Temperaturabhängigkeit KW - Polyurethan Schaum KW - Dämpferbeton PY - 2011 IS - Session TS-17 / Paper 171 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-23836 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eisenacher, Germar A1 - Scheidemann, Robert A1 - Neumann, Martin A1 - Wille, Frank A1 - Droste, Bernhard T1 - Approach for a finite element material model for wood for application in mechanical safety cases of transport packages N2 - BAM Federal Institute for Materials Research and Testing is the competent authority for mechanical safety assessment of transport packages for radioactive material in Germany. The further development of state-of-the-art technology concerning assessment methods is essential for a qualified work of involved designers and authority experts. The paper gives an example of current development done to improve understanding and modeling capabilities of wood filled impact limiter. In order to reduce the loads applied to the package containment, which result from regulatory drop tests, most packages are protected by energy dissipating impact limiter. Wood, encapsulated by steel sheets, is one of the materials typically used for energy dissipation in these impact limiter. Very often, mechanical safety cases regarding the 9 m drop test are performed computationally, where it is essential to use reliable and verified computational methods and models. In this context, the paper presents an approach for a finite element material model for wood. Thereby, the mechanical behavior of wood under compression loading is the focus of the development work. Additionally, material orientation as well as strain rate, temperature and lateral constraint may vary. A large number of experiments, particularly compression tests, was designed and performed to establish an adequate experimental database for modeling verification. The experimental results enabled the derivation of necessary requirements: The material model has to take into account strain rate and temperature dependencies as well as the anisotropic characteristics of the material, a proper yield criterion, flow rule and hardening law. Such a material model is currently not available in established commercial dynamic finite element codes. Thus it is necessary to create a user-defined material model considering the mentioned requirements. A first step was done by determining a yield surface as well as detecting flow and hardening mechanisms from experimental force-deflection curves. In a next step the LS-DYNA material model MAT_75 was altered according to conclusions of former BAM development work, regarding the modeling of post-peak softening as a function of lateral constraint. Future research will contain the further development, implementation and verification of a material model for wood. T2 - 52nd INMM Annual meeting CY - Palm Desert, CA, USA DA - 17.07.2011 KW - Impact limiter KW - Material model wood KW - Transport package PY - 2011 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-24236 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -