TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Becker, Ben A1 - Scholz, Irene T1 - Assessment of the type of statistical distribution concerning strength properties of composite cylinders N2 - Composite materials show a degradation of properties depending on service life. This creates the necessity to find tailored methods to determine strength and residual strength of composite cylinders. The determination can be done e.g. by load cycles tests. The result needs a statistical assessment for the precise description of strength. Especially the statistical assessment of load cycle strength properties has a high uncertainty. It is unclear if a Log-Normal distribution, a WEIBULL distribution or others, describe the scatter behaviour of residual strength properties correctly. Distribution functions aim at approximating the frequency of occurrence of residual load cycle strength for high survival rates. An assumption has to be found and confirmed to prevent over-estimation of reliability. T2 - ICCM20 - 20th International conference on composite materials CY - Copenhagen, Denmark DA - 19.07.2015 KW - Composite cylinder KW - Load cycle test KW - Statistical assessment KW - Distribution function PY - 2015 SN - 978-1629931999 SP - P-ID 2217-2/Track 4-04, 1-11 AN - OPUS4-33792 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Becker, Ben A1 - Mair, Georg W. A1 - Klauke, André T1 - Einfluss der Unsicherheiten von Stichprobenprüfungen auf die Sicherheitsbewertung von Composite-Druckgefäßen N2 - Viele Konzepte zur Sicherheitsbewertungen beruhen auf der Untersuchung weniger, oder einzelner Prüfergebnisse. Aber auch im Fall umfangreicherer statistischer Untersuchungen können nur begrenzte Stichproben untersucht werden. Mittelwerte und Streuung kleiner Stichproben weichen mehr oder weniger von den wahren Eigenschaften des untersuchten Baumusters ab. Solche Abweichungen werden derzeit nicht oder nur sehr vage berücksichtigt. In diesem Aufsatz wird der Einfluss der Unsicherheiten aus Stichproben anhand der Bewertung von Composite-Druckgefäßen durch Berst- und Lastwechselprüfungen dargestellt. KW - Akzeptanzwahrscheinlichkeit KW - GTR 13 KW - Überlebenswahrscheinlichkeit KW - Langsame Berstprüfung KW - Stichprobenumfang KW - Lastwechselprüfung PY - 2016 SN - 2191-0073 VL - 6 IS - 7/8 SP - 27 EP - 33 PB - Springer-VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-37061 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Becker, Ben A1 - Mair, Georg W. T1 - Risks and safety level of composite cylinders N2 - The increasing amount of composite transport systems for hydrogen leads to new and therefore unknown potential hazards for general public. Due to lack of experience, risks of new technologies tend to be rated as higher than existing familiar applications. An approach for probabilistic safety assessment of technologies or products requires the definition of minimal acceptable reliability levels. This ensures that the probability of a critical failure with a certain consequence is limited to an acceptable risk. But what is the acceptable risk and which risk results from specific probabilities of occurrence and consequences? This is always a very complex question. The following example is based on a probabilistic approach for safety assessment of composite cylinders developed at the BAM (Federal Institute for Materials Research and Testing). T2 - WHEC 2016 CY - Saragossa, Spain DA - 13.06.2016 KW - Hydrogen composite cylinder risk consequence PY - 2016 VL - 2016 SP - 41 EP - 42 AN - OPUS4-36666 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Becker, Ben A1 - Mair, Georg W. T1 - Risks and safety level of composite cylinders N2 - The increasing amount of composite transport systems for hydrogen leads to new and therefore unknown potential hazards for general public. Due to lack of experience, risks of new technologies tend to be rated higher than existing familiar applications. An approach for probabilistic safety assessment of technologies or products requires the definition of minimal acceptable reliability levels. This ensures that the probability of a critical failure with a certain consequence is limited to an acceptable risk. But what is the acceptable risk and which risk results from specific probabilities of occurrence and consequences? This is always a very complex question. The following example is based on a probabilistic approach for safety assessment of composite cylinders developed at the BAM (Federal Institute for Materials Research and Testing). KW - Reliability KW - Cylinder KW - Safety KW - Consequence PY - 2017 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319917303117 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.01.145 SN - 0360-3199 SN - 1879-3487 VL - 42 IS - 19 SP - 13810 EP - 13817 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-40691 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Becker, Ben T1 - Practical applications of CPVs - ESR 11: Accumulation of fibre breaks under time-dependent loads in CFRP materials of composite cylinders N2 - Das Anwendungsspektrum von CPV (composite pressure vessels) ist vielschichtig. Aber auch die Versagensformen und das Spektrum der Messmethoden ist vielfältig. Anhand verschiedener, in der BAM festgestellter Effekte wird gezeigt, warum die micromechnanische Betrachtung des Composties von so großem Interesse für die Vorhersage der Alterung von CPVn ist. N2 - The application range of CPV (composite pressure vessels) is multifaceted. But also the failure forms and the spectrum of measurement methods is manifold. On various, at BAM observed effects, it is shown why the micromechanical analysis of the composites is of such great interest for the prediction of aging effects of CPVs. T2 - Kick-Off Meeting FiBreMoD CY - KU Leuven, Belgium DA - 27.03.2017 KW - Composite KW - Degradation KW - Pressure increase rate KW - Slow burst test PY - 2017 AN - OPUS4-41711 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. A1 - Becker, Ben T1 - Monte-Carlo-analysis of minimum load cycle requirements for composite cylinders for hydrogen N2 - Existing regulations and standards for the approval of composite cylinders in hydrogen service are currently based on deterministic criteria (ISO 11119-3, UN GTR No. 13). This paper provides a systematic analysis of the load cycle properties resulting from these regulations and standards. Their characteristics are compared with the probabilistic approach of the BAM. Based on Monte-Carlo simulations the available design range of all concepts is compared. In addition, the probability of acceptance for potentially unsafe design types is determined. T2 - ICHS 2017 CY - Hamburg, Germany DA - 11.09.2017 KW - Composite KW - Sample performance chart KW - Regulations KW - GTR No 13 PY - 2017 AN - OPUS4-41942 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg W. A1 - Becker, Ben A1 - Duffner, Eric A1 - Saul, Herbert A1 - Schoppa, André T1 - Composite gas cylinders - Probabilistic analysis of minimum load cycle requirements N2 - Gas cylinders made of composite materials receive growing popularity in light-weight applications. Current standards are mostly based on safety determination relying on minimum amounts of endured load cycles and a minimum burst pressure of a small number of specimens. This paper investigates the possibilities of a probabilistic strength assessment for safety improvements as well as cost and weight savings. The probabilistic assessment is based on destructive testing of small sized samples. The influence of sample size on uncertainty of the assessment is analysed. Furthermore, methods for the assessment of in-service ageing (degradation) are discussed and displayed in performance charts. KW - Cycle strength KW - Degradation KW - End of life KW - Lucky punch area KW - Slow burst test KW - Statistical assessment PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.067 SN - 0360-3199 SN - 1879-3487 VL - 42 IS - 11 SP - 7474 EP - 7484 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-38949 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Becker, Ben A1 - Mair, Georg W. T1 - Statistical analysis of burst requirements from regulations for composite cylinders in hydrogen transport N2 - Existing standards for the approval of composite cylinders for the transport of compressed hydrogen are currently based on deterministic (ISO 11119-3) and semi-probabilistic (UN GTR No. 13) criteria. This paper analysis the capabilities of these procedures with respect to the evaluation of burst strength. Their characteristics are compared with the probabilistic approach developed at BAM. Based on Monte-Carlo simulations the available design range (mean value and scatter of burst strength) of all concepts are assessed. In addition, the probability of acceptance for potentially unsafe design types is determined. The results show large areas of burst properties with a sufficient reliability which cannot be used for the design of composite cylinders, due to current approval criteria. On the other hand, existing standards allow the approval of potentially unsafe designs in case of a very high scatter regarding their burst strength. It is also shown that existing design types are already designed to the limits of the available design area. A further weight and cost reduction of composite cylinders is therefore closely related to the approval criteria. An example based on UN GTR No. 13 shows how an approval criterion can be optimized by using statistical methods. The example shows that a reduced minimum burst pressure can be combined with a lower probability of acceptance for potentially unsafe design types. KW - Composite cylinder KW - Monte Carlo simulation KW - Burst requirements PY - 2017 UR - http://www.hanser-elibrary.com/doi/pdf/10.3139/120.110988 DO - https://doi.org/10.3139/120.110988 SN - 0025-5300 VL - 59 IS - 3 SP - 226 EP - 232 PB - Carl Hanser Verlag CY - München AN - OPUS4-39526 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg W. A1 - Becker, Ben A1 - Scherer, Florian T1 - Burst strength of composite cylinders - Assessment of the type of statistical distribution N2 - Faserverbundwerkstoffe (Komposite) zeigen außergewöhnliche Veränderungen ihrer Eigenschaften in Abhängigkeit von der Betriebsdauer. Daraus leitet sich auch die Notwendigkeit ab, eine Methode zu finden, die in der Lage ist, Festigkeiten und Restfestigkeiten von Komposit-Druckbehältern zu ermitteln. Dies kann mittels Lastwechselprüfung oder in anderen Fällen vorzugsweise mittels der langsamen Berstprüfung erfolgen. Für eine aussagekräftige Beschreibung der Festigkeit bedürfen die Ergebnisse beider Prüfverfahren einer statistischen Auswertung. Aber insbesondere die statistische Auswertung der berstbezogenen Festigkeitseigenschaften unterliegt neben der Frage der Stichprobengröße einer großen Unsicherheit mit enormen Folgen. Dies ist die Frage, welche Verteilungsfunktion der Streuung der Festigkeitseigenschaft konservativ zugrundegelegt werden darf. So ist zu untersuchen, ob die Gauߑsche Normalverteilung (NV) die wahre Verteilung richtig beschreibt. Es könnten aber auch andere Funktionen, wie z. B. die Weibull-Verteilung notwendig sein, um eine Überschätzung der Überlebenswahrscheinlichkeit bzw. Zuverlässigkeit in dem interessanten Bereich von einem Ausfall pro 104 bis 108 Druckbehältern zu vermeiden. KW - Composite cylinders KW - Residual strength KW - Sample testing KW - Slow burst test KW - Distribution function KW - Probabilistic KW - Anderson-Darlington-test PY - 2014 SN - 0025-5300 VL - 56 IS - 9 SP - 642 EP - 648 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-31305 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mair, Georg W. A1 - Becker, Ben T1 - Einfluss der Stichprobengröße auf die Bewertung der Überlebenswahrscheinlichkeit von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen N2 - Die aktuelle Praxis, die Sicherheit von Druckgefäßen aus Verbundwerkstoffen auf der Basis von Mindestwerten einzelner Prüfmuster zu bewerten, ist hinsichtlich ihrer Aussagekraft kritisch zu bewerten. Entsprechend wird nach einem Ansatz gesucht, eine aussagekräftige Zustandsbeschreibung der Population eines Baumusters zu erhalten. Für die Berst- und Lastwechselprüfungen wird ein statistischer Ansatz vorgestellt, der eine absolute Zuverlässigkeitsaussage auf Basis von Stichprobenergebnissen erlaubt. Wie hier ausführlich dargestellt wird, ist der Stichprobenumfang von wesentlicher Bedeutung für die Erarbeitung quantitativer Wahrscheinlichkeitsaussagen. KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Druckgefäße KW - Restfestigkeit KW - Stichprobengröße KW - Normalverteilung KW - Konfidenzintervall KW - Konfidenzbereich KW - Lebensdauer KW - Überlebenswahrscheinlichkeit PY - 2014 SN - 2191-0073 VL - 4 IS - 7/8 SP - 59 EP - 65 PB - Springer-VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-31214 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg W. 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 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-416820 SN - 978-961-286-054-7 DO - https://doi.org/10.18690/978-961-286-054-7 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 - GEN A1 - Becker, S. A1 - Beckmann, Jörg A1 - Braun, M.-T. A1 - Cojocari, O. A1 - Feige, V. A1 - Fischer, B. A1 - Friederich, F. A1 - Globisch, B. A1 - Hechtfischer, G. A1 - Hens, K. A1 - Hübers, H.-W. A1 - Jelonnek, J. A1 - Jonuscheit, J. A1 - Keil, A. A1 - Kleine-Ostmann, T. A1 - Marquardt, E. A1 - Mayr, M. A1 - Nickel, H.-U. A1 - Nüßler, D. A1 - Peichl, M. A1 - Peters, O. A1 - Schür, J. A1 - Sprenger, T. A1 - Steiger, A. A1 - van Frank, S. A1 - Vieweg, N. A1 - Wilk, R. ED - Jonuscheit, J. ED - Marquardt, E. T1 - Terahertzsysteme und Anwendungsfelder N2 - Der Frequenzbereich der Terahertzwellen liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und dem infraroten Licht – also etwa im Bereich von 0,1 bis 10 Terahertz (THz). Der VDI-Statusreport „Terahertzsysteme und Anwendungen“ stellt die unterschiedlichen Konzepte für Terahertzsysteme vor und zeigt Anwendungsbeispiele, bei denen die Terahertztechnik erfolgreich eingesetzt wird. Umfangreiche Literaturangaben ermöglichen eine intensivere Beschäftigung mit allen Themen des VDI-Statusreports. KW - Terahertzsysteme PY - 2020 UR - https://www.vdi.de/ueber-uns/presse/publikationen/details/terahertzsysteme-und-anwendungsfelder SP - 1 EP - 44 PB - Verein Deutscher Ingenieure (VDI) CY - Düsseldorf AN - OPUS4-50556 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Becker, S. A1 - Beckmann, Jörg A1 - Cojocari, O. A1 - Feige, V. A1 - Fischer, B. A1 - Friederich, F. A1 - Globisch, B. A1 - Hechtfischer, G. A1 - Hens, K. A1 - Hübers, H.-W. A1 - Jelonnek, J. A1 - Jonuscheit, J. A1 - Keil, A. A1 - Kleine-Ostmann, T. A1 - Mayr, M. A1 - Nüßler, D. A1 - Peichl, M. A1 - Peters, O. A1 - Schür, J. A1 - Sprenger, T. A1 - Steiger, A. A1 - van Frank, S. A1 - Vieweg, N. A1 - Wilk, R. T1 - Terahertzsysteme - Zeitbereichsspektrometer (TDS-Systeme) N2 - Diese Richtlinie definiert Kenngrößen und Messverfahren, um Terahertzsysteme für die Zeitbereichsspektroskopie (TDS)zu spezifizieren. So können Hersteller ihre Systeme übereinstimmend beschreiben und Anwender einfach Systeme vergleichen. Systeme für die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie sind aktive Systeme und nutzen verschiedene Techniken sowohl zur Erzeugung als auch zur zeitaufgelösten Messung von breitbandigen Terahertzimpulsen. Die dazugehörigen Terahertzspektren und -Phasen werden nach einer zeitlichen Abtastung über eine Fourier-Transformation berechnet. In dieser Richtlinie wird ein Überblick über die Funktionsweisen von Zeitbereichsspektrometern gegeben, die eingesetzten Messverfahren näher erläutert sowie die benötigten Begriffe und Kenngrößen definiert. Die Richtlinie konzentriert sich dabei auf Systeme, die auf sogenannten Abtastmessverfahren (Sampling-Messverfahren) basieren. KW - TDS-Systeme PY - 2020 UR - https://www.vdi.de/5590 VL - VDI/VDE 5590 Blatt 2 SP - 1 EP - 22 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf ET - Entwurf - Oktober 2020 AN - OPUS4-51947 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beck, M. A1 - Becker, S. A1 - Beckmann, Jörg A1 - Cojocari, O. A1 - Feige, V. A1 - Fischer, B. A1 - Friederich, F. A1 - Globisch, B. A1 - Haupt, H. A1 - Hechtfischer, G. A1 - Hens, K. A1 - Hübers, H.-W. A1 - Jelonnek, J. A1 - Jonuscheit, J. A1 - Keil, A. A1 - Kleine-Ostmann, T. A1 - Nickel, H.-U. A1 - Peichl, M. A1 - Peters, O. A1 - Sprenger, T. A1 - Steiger, A. A1 - van Frank, S. A1 - Vieweg, N. A1 - Werner, M. A1 - Wilk, R. T1 - Terahertzsysteme - Anwendungsfelder und Systeme N2 - Die nicht ionisierende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Terahertz-Frequenzen ermöglicht berührungslose und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik in zahlreichen Bereichen. Nach ersten Anwendungen in der Astronomie und der Atmosphärenforschung wurden in letzter Zeit Anwendungsfelder in der Sicherheitstechnik, der Medizintechnik, der Nachrichtentechnik und der zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle erschlossen. Dielektrische Materialien wie Kunststoffe und Keramiken können von Terahertz-Wellen durchdrungen werden. Das ermöglicht Untersuchungen des Objektinneren ohne spezielle Schutzmaßnahmen, wie sie z.B. beim Röntgen notwendig sind. Die Richtlinie erleichtert die Verständigung zwischen Nutzern, Herstellern und dem Vertrieb von Terahertz-Systemen. In der Richtlinie werden bekannte Einsatzgebiete sowie die eingesetzten Verfahren und Funktionsprinzipien aufgeführt, um den Leser bei der Auswahlentscheidung zu unterstützen. Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen und Hinweisen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zum Strahlenschutz und zur regulierten Frequenzvergabe werden die verschiedenen Geräteklassen von Terahertz-Systemen ausführlich vorgestellt. Die Richtlinie gibt Hinweise zur messtechnischen Charakterisierung von Terahertz-Wellen. Einsatzgebiete von Terahertz-Systemen, wie die zerstörungsfreie Prüfung, die Dicken- und Abstandsmessung, die Tomografie und die chemische Analytik, werden mit ihren spezifischen Eigenschaften im Detail beschrieben. Umfangreiche Literaturverweise vereinfachen eine vertiefte Beschäftigung mit den Themen der Richtlinie. Eine tabellarische Übersicht mit einer Zusammenfassung, welche Terahertz-Systeme für welche Anwendungsfelder eingesetzt werden können, vervollständigt die Richtlinie. KW - Terahertzsysteme KW - THz-Wellen PY - 2018 UR - https://www.vdi.de/5590 VL - VDI/VDE 5590 Blatt 2 SP - 1 EP - 27 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf ET - Entwurf - November 2018 AN - OPUS4-46727 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -