TY - JOUR A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Ontology-Oriented Modeling of the Vickers Hardness Knowledge Graph N2 - This research deals with the development of the Vickers hardness knowledge graph, mapping the example dataset in them, and exporting the data-mapped knowledge graph as a machine-readable Resource Description Framework (RDF). Modeling the knowledge graph according to the standardized test procedure and using the appropriate upper-level ontologies were taken into consideration to develop the highly standardized, incorporable, and industrial applicable models. Furthermore, the Ontopanel approach was utilized for mapping the real experimental data in the developed knowledge graphs and the resulting RDF files were successfully evaluated through the SPARQL queries. KW - Data Mapping KW - FAIR Data KW - Ontology KW - Knowledge Graph KW - Vickers Hardness PY - 2024 DO - https://doi.org/10.4028/p-k8Gj2L VL - 149 SP - 33 EP - 38 PB - Trans Tech Publications Ltd CY - Switzerland AN - OPUS4-59981 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Tensile stress relaxation test ontology (TSRTO) N2 - Tensile Stress Relaxation Test Ontology (TSRTO) has developed for representing the tensile stress relaxation testing process, testing equipment requirements, test pieces charactristics, and related testing parameters and their measurement procedure according to DIN EN ISO 10319-1 standard. Versions info: V1 developed using BFO+CCO top-level ontologies. V3 developed using PROV+PMDco top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/relaxation-test GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Tensile-Stress-Relaxation-Test-Ontology-TSRTO MatPortal: https://matportal.org/ontologies/TSRTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/TSRTO KW - Ontology KW - Tensile stress relaxation testing KW - FAIR data PY - 2024 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/relaxation-test UR - https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Tensile-Stress-Relaxation-Test-Ontology-TSRTO UR - https://matportal.org/ontologies/TSRTO UR - https://industryportal.enit.fr/ontologies/TSRTO PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-60546 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Vickers test ontology (VTO) N2 - Vickers Test Ontology (VTO) has developed for representing the Vickers testing process, testing equipment requirements, test pieces charactristics, and related testing parameters and their measurement procedure according to DIN EN ISO 6507-1 standard. Versions info: V2 developed using BFO+CCO top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/vickers-hardness-test GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Vickers-Test-Ontology-VTO- MatPortal: https://matportal.org/ontologies/VTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/VTO KW - Ontology KW - Knowledge graph KW - Data mapping KW - Vickers hardness KW - FAIR data. PY - 2024 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/vickers-hardness-test UR - https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Vickers-Test-Ontology-VTO- UR - https://matportal.org/ontologies/VTO UR - https://industryportal.enit.fr/ontologies/VTO PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-60544 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Tensile test ontology (TTO) N2 - Tensile Test Ontology (TTO) has developed for representing the Tensile testing process, testing equipment requirements, test pieces charactristics, and related testing parameters and their measurement procedure according to DIN EN ISO 6892-1 standard. Versions info: V2 developed using BFO+CCO top-level ontologies. V3 developed using PROVO+PMDco top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/tensile-test GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Tensile-Test-Ontology-TTO- MatPortal: https://matportal.org/ontologies/TTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/TTO KW - Ontology KW - Tensile testing PY - 2024 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/tensile-test UR - https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Tensile-Test-Ontology-TTO- UR - https://matportal.org/ontologies/TTO UR - https://industryportal.enit.fr/ontologies/TTO PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-60545 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Fatigue test ontology (FTO) N2 - Fatigue Test Ontology (FTO) has developed for representing the fatigue testing process, testing equipment requirements, test pieces charactristics, and related testing parameters and their measurement procedure according to DIN EN ISO 12106 standard. Versions info: V2 developed using PROVO+PMDco top-level ontologies. V3 developed using BFO+IOF top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/lcf-test GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Fatigue-Test-Ontology-FTO- MatPortal: https://matportal.org/ontologies/FTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/FTO KW - Ontology KW - Fatigue testing KW - FAIR data PY - 2024 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/lcf-test UR - https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Fatigue-Test-Ontology-FTO- UR - https://matportal.org/ontologies/FTO UR - https://industryportal.enit.fr/ontologies/FTO PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-60547 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Hanke, Thomas A1 - Chen, Yue T1 - Brinell test ontology (BTO) N2 - Brinell Test Ontology (BTO) has developed for representing the Brinell testing process, testing equipment requirements, test pieces charactristics, and related testing parameters and their measurement procedure according to DIN EN ISO 6506-1 standard. Versions info: V2 developed using BFO+CCO top-level ontologies. V3 developed using EMMO+CHAMEO top-level ontologies. V4 developed using PROVO+PMDco top-level ontologies. V5 developed using BFO+IOF top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/brinell-hardness-test GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Brinell-Test-Ontology-BTO- MatPortal: https://matportal.org/ontologies/BTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/BTO KW - Ontology KW - Knowledge graph KW - Data mapping KW - Brinell hardness KW - FAIR data PY - 2024 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/process-graphs/brinell-hardness-test UR - https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Brinell-Test-Ontology-BTO- UR - https://matportal.org/ontologies/BTO UR - https://industryportal.enit.fr/ontologies/BTO PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-60543 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Hanke, Thomas A1 - Eisenbart, Miriam T1 - Mechanical testing ontology (MTO) N2 - The materials mechanical testing ontology (MTO) was developed by collecting the mechanical testing vocabulary from ISO 23718 standard, as well as the standardized testing processes described for various mechanical testing of materials like tensile testing, Brinell hardness test, Vickers hardness test, stress relaxation test, and fatigue testing. Versions info: V2 developed using BFO+CCO top-level ontologies. V3 developed using PROVO+PMDco top-level ontologies. V4 developed using BFO+IOF top-level ontologies. Repositories: GitLab: https://gitlab.com/kupferdigital/ontologies/mechanical-testing-ontology GitHub: https://github.com/HosseinBeygiNasrabadi/Mechanical-Testing-Ontology MatPortal: https://matportal.org/ontologies/MTO IndustryPortal: https://industryportal.enit.fr/ontologies/MTO KW - Ontology KW - Mechanical testing KW - FAIR data PY - 2023 UR - https://gitlab.com/kupferdigital/ontologies/mechanical-testing-ontology/ PB - GitLab CY - San Francisco, CA, USA AN - OPUS4-58271 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bhadeliya, Ashok A1 - Rehmer, Birgit A1 - Fedelich, Bernard A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Jokisch, T. ED - Zimmermann, M. T1 - Rissfortschrittsuntersuchungen an gefügten Nickelbasiswerkstoffen bei hoher Temperatur N2 - In nickelbasierten Superlegierungen, die für Gasturbinenschaufeln verwendet werden, sind bei hohen Betriebstemperaturen und -belastungen Kriechschäden, Ermüdung, Korrosion und Oxi-dation zu beobachten. Die betroffenen Turbinenschaufeln müssen ersetzt oder repariert werden, um Effizienzverluste und ein eventuelles Bauteilversagen zu vermeiden. In letzter Zeit wurden additive Fertigungs- und Lötverfahren für die Reparatur und das Fügen von Nickelbasiswerk-stoffen entwickelt, um die Einschränkungen der traditionellen Reparaturverfahren zu überwinden. Für eine auslegungsrelevante Bewertung des Risswachstumsverhaltens in den Fügezonen, die durch diese neuen Technologien erzeugt werden, sind Rissfortschrittsuntersuchungen erfor-derlich. Entsprechende Untersuchungen an gefügten Proben werden in diesem Beitrag vorge-stellt. Die Rissfortschrittsversuche werden an gefügten SEN-Proben (Single Edge Notch) bei einem Spannungsverhältnis von 0,1 und einer Temperatur von 950 °C durchgeführt. Das Riss-wachstum wird mit der DCPD-Methode (Direct Current Potential Drop) überwacht, und die ge-messenen Potenzialsignale werden anhand der optisch vermessenen Risslänge und einer Finite-Elemente-Analyse kalibriert. Der Spannungsintensitätsfaktor (SIF) für die gefügte SEN-Geometrie wird mit Hilfe von Finite-Elemente-Analysen berechnet. Auf diese Weise können Rissfortschrittskurven aus den experimentellen Daten abgeleitet werden. T2 - Tagung „Werkstoffprüfung 2022“ CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - Lötverbindung KW - Rissfortschritt KW - SEN-Probe KW - Gefügte Nickelbasislegierungen PY - 2022 SN - 978-3-88355-430-3 VL - 2022 SP - 67 EP - 72 AN - OPUS4-57090 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Butz, Adam A1 - Fedelich, Bernard A1 - Rehmer, Birgit A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Schmitz, Sebastian ED - Moninger, G. T1 - Risserkennung an Bohrlochproben: Numerische Voruntersuchung für eine neuartige Methode zur Rissformerkennung T1 - Crack Detection on Borehole Specimens: Numerical pre-examination for a novel crack shape detection method N2 - Es konnte anhand einer numerischen Voruntersuchung gezeigt werden, dass anhand der kombinierten Auswertung der im Versuch verwendeten Sensorik eine Einteilung der unter Ermüdung in Bohrlochproben auftretenden Rissformen in verschiedene Hauptkategorien (Eckriss, Oberflächenriss, Durchgangsriss) möglich ist. N2 - When fatigued specimens with a hole are to be investigated regarding crack growth, it may be the case that the shape of the crack can’t be identified with sufficient certainty. If marking the fracture surface e.g. using beach marks is not possible, a method is required that nevertheless allows for the determination of the crack shape in order to calculate the corresponding fracture mechanics parameters. This paper describes a numerical pre-study for a method that allows for the classification of cracks in a sample featuring a drill hole into one of three crack shape classes based on the combined evaluation of various types of test data. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2018 CY - Bad Neuenahr, Germany DA - 06.12.2018 KW - Crack KW - LCF KW - Data Fusion KW - Risse KW - Rissform KW - Datenfusion PY - 2018 VL - 2018 SP - 249 EP - 254 AN - OPUS4-46976 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Charmi, Amir A1 - Falkenberg, Rainer A1 - Ávila, Luis A1 - Mohr, Gunther A1 - Sommer, Konstantin A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Sprengel, Maximilian A1 - Saliwan Neumann, Romeo A1 - Evans, Alexander A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Mechanical anisotropy of additively manufactured stainless steel 316L: An experimental and numerical study N2 - The underlying cause of mechanical anisotropy in additively manufactured (AM) parts is not yet fully understood and has been attributed to several different factors like microstructural defects, residual stresses, melt pool boundaries, crystallographic and morphological textures. To better understand the main contributing factor to the mechanical anisotropy of AM stainless steel 316L, bulk specimens were fabricated via laser powder bed fusion (LPBF). Tensile specimens were machined from these AM bulk materials for three different inclinations: 0◦, 45◦, and 90◦ relative to the build plate. Dynamic Young’s modulus measurements and tensile tests were used to determine the mechanical anisotropy. Some tensile specimens were also subjected to residual stress measurement via neutron diffraction, porosity determination with X-ray micro-computed tomography (μCT), and texture analysis with electron backscatter diffraction (EBSD). These investigations revealed that the specimens exhibited near full density and the detected defects were spherical. Furthermore, the residual stresses in the loading direction were between −74 ± 24 MPa and 137 ± 20 MPa, and the EBSD measurements showed a preferential ⟨110⟩ orientation parallel to the build direction. A crystal plasticity model was used to analyze the elastic anisotropy and the anisotropic yield behavior of the AM specimens, and it was able to capture and predict the experimental behavior accurately. Overall, it was shown that the mechanical anisotropy of the tested specimens was mainly influenced by the crystallographic texture. KW - Mechanical anisotropy KW - Residual stress KW - Crystal plasticity KW - Selective laser melting (SLM) KW - Laser beam melting (LBM) PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-511719 DO - https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.140154 SN - 0921-5093 VL - 799 SP - 140154 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-51171 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Chen, Yue A1 - Schilling, Markus A1 - von Hartrott, P. A1 - Beygi Nasrabadi, Hossein A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Olbricht, Jürgen T1 - Ontopanel: A Tool for Domain Experts Facilitating Visual Ontology Development and Mapping for FAIR Data Sharing in Materials Testing N2 - In recent years, the design and development of materials are strongly interconnected with the development of digital technologies. In this respect, efficient data management is the building block of material digitization and, in the field of materials science and engineering (MSE), effective solutions for data standardization and sharing of different digital resources are needed. Therefore, ontologies are applied that represent a map of MSE concepts and relationships between them. Among different ontology development approaches, graphical editing based on standard conceptual modeling languages is increasingly used due to its intuitiveness and simplicity. This approach is also adopted by the Materials-open-Laboratory project (Mat-o-Lab), which aims to develop domain ontologies and method graphs in accordance with testing standards in the field of MSE. To suit the actual demands of domain experts in the project, Ontopanel was created as a plugin for the popular open-source graphical editor diagrams.net to enable graphical ontology editing. It includes a set of pipeline tools to foster ontology development in diagrams.net, comprising imports and reusage of ontologies, converting diagrams to Web Ontology Language (OWL), verifying diagrams using OWL rules, and mapping data. It reduces learning costs by eliminating the need for domain experts to switch between various tools. Brinell hardness testing is chosen in this study as a use case to demonstrate the utilization of Ontopanel. KW - Materials Testing KW - Ontology KW - Visual ontology development KW - Data mapping KW - FAIR PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-560339 DO - https://doi.org/10.1007/s40192-022-00279-y SP - 1 EP - 12 PB - Springer AN - OPUS4-56033 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Czichos, Horst A1 - Skrotzki, Birgit ED - Hennecke, Manfred ED - Skrotzki, Birgit T1 - Anforderungen, Eigenschaften und Verhalten von Werkstoffen N2 - Die Eigenschaften verschiedener Werkstoffe werden behandelt und typische Werkstoffkennwerte angegeben. Es werden Arten der Beanspruchung von Bauteilen und Werkstoffen vorgestellt, die diese in technischen Anwendungen unterworfen sind. Im Betrieb von Bauteilen kann Materialschädigung und unter Umständen auch Versagen eintreten. Mögliche Mechanismen und Ursachen werden erläutert und Einblicke in die Methodik der Schadensanalyse gegeben. KW - Beanspruchung KW - Werkstoffkennwerte KW - Mechanische Eigenschaften KW - Thermophysikalische Eigenschaften KW - Schadenskunde KW - Alterung KW - Bruch KW - Korrosion KW - Tribologie KW - Werkstoffauswahl PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57492-8_29-1 SP - 1 EP - 45 PB - Springer-Verlag GmbH Deutschland AN - OPUS4-51286 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Darvishi Kamachali, Reza A1 - Wang, Lei A1 - Lin, L. L. A1 - Manzoni, Anna Maria A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Thompson, G. B. T1 - CALPHAD-informed density-based grain boundary thermodynamics N2 - The Gibbs free energy of a grain boundary is a complex thermodynamic function of temperature, pressure, and composition. These complexities add to the intrinsic crystallographic and chemical constraints imposed by the adjacent bulk phase. Recently we have proposed a density-based model for assessing grain boundary thermodynamics that enables a CALPHAD-informed description of the grain boundary. As such, the Gibbs free energy of the grain boundary is directly linked with available CALPHAD thermodynamic data. In this talk, new aspects of interfacial segregation and phase transformation are revealed by benchmarking the current model for various experimental cases, including several steels, high-entropy alloys and aluminum alloys. The effects of elastic interactions on the grain boundary segregation and the application of the model to a nanocrystalline Pt-Au alloy, with numerous grain boundaries of various characters, will be discussed. T2 - DPG (Deutsche Physiker Gesellschaft) CY - Online meeting DA - 27.09.2021 KW - Density-based model KW - Defects thermodynamics KW - Defects phase diagram KW - CALPHAD KW - Crystal Defects PY - 2021 AN - OPUS4-53556 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Gesell, Stephan A1 - Fedelich, Bernard A1 - Rehmer, Birgit A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Ganesh, R. A1 - Dude, D. P. A1 - Kuna, M. A1 - Kiefer, B. T1 - TMF-Rissverlaufsberechnung für ATL-Heißteile N2 - Die Steigerung der Leistung und des thermodynamischen Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren führt zu erhöhten Anforderungen an die Festigkeit abgasführender Komponenten wie z. Bsp. Abgasturbolader. Als Folge erhöhter thermomechanischer Wechselbeanspruchungen (TMF) im Betrieb kommt es an den mechanisch und/oder thermisch höchst beanspruchten Stellen der Bauteile zur Bildung von Rissen, wodurch die Lebensdauer der Komponenten begrenzt wird. Derzeit werden bei Turboladern heißgehende Bauteile mit detektierten Rissen zumeist prophylaktisch ersetzt, da die weitere Ausbreitung der Risse während des Betriebs nicht vorhergesagt werden kann. Um diese aufwändige und un- ökonomische Praxis zu vermeiden, wurde im vorliegenden Forschungsvorhaben eine rechnerische Bewertungsmethode auf Basis der experimentellen und numerischen Bruchmechanik erarbeitet, mit deren Hilfe bereits in der Auslegungsphase oder während des Betriebs die (restliche) Lebensdauer der abgasführenden Komponenten vorhergesagt werden kann. Damit wird erstmalig die quantitative Vorhersage der Rissentwicklung bei TMF-Beanspruchungsbedingungen unter Berücksichtigung großer zyklischer viskoplastischer Verformungen ermöglicht. Zentrales Ergebnis des Vorhabens ist eine automatisierte Berechnungsprozedur auf der Basis spezieller Finite-Elemente-Techniken (FEM), womit sowohl der Pfad als auch die Größe eines Risses als Funktion der Anzahl der Lastwechsel in Bauteilen unter TMF-Bedingungen berechnet werden kann. Als geeigneter Beanspruchungsparameter zur Bewertung des Rissfortschritts unter TMF wurde die zyklische Rissöffnungsverschiebung ΔCTOD verwendet. Das Werkstoffverhalten des betrachteten austenitischen Gusseisens Ni-Resist D-5S wurde mit einem validierten viskoplastischen, temperaturabhängigen Materialmodell modelliert, das zur Berücksichtigung große Verzerrungen und Rotationen am Riss erweitert wurde. Für die genaue Berechnung des ΔCTOD bei TMF wurden effiziente FEM-Techniken erarbeitet. Zur Simulation der Rissausbreitung wurde ein automatischer FEM-Algorithmus mit inkrementeller adaptiver Neuvernetzung entwickelt, bei dem die Verformungen und inelastischen Zustandsvariablen jeweils vom alten auf das neue Netz übertragen werden. Dieser Algorithmus wurde im Software-Paket ProCrackPlast implementiert, das in Verbindung mit dem kommerziellen FEM-Code Abaqus zur Lösung dreidimensionaler Rissprobleme zur Verfügung steht. Ziel der umfangreichen experimentellen Arbeiten war es, an isothermen LCF und anisothermen TMF-Versuchen mit gekerbten Flachzugproben (SENT) das Risswachstum im Temperaturbereich von 20 °C bis 700 °C zu ermitteln. Mit Hilfe begleitender 2D FEM Simulationen wurden anhand dieser Datenbasis die Rissfortschrittskurven des Werkstoffs unter Anwendung des ΔCTOD-Konzepts bestimmt und in geeigneter, parametrisierter Form den Nutzern zur Verfügung gestellt. Die Versuche an SENT-Proben wurden mit der entwickelten Software ProCrackPlast als 3D Modell simuliert. Der Vergleich der 2D und 3D Simulationen ergab einen systematischen Unterschied im CTOD und CTOD, der mit Hilfe eines Übertragungsfaktors korrigiert wurde. Der Vergleich der 3D Berechnungen mit den Experimenten zeigte eine zufriedenstellende Übereinstimmung der er- reichten Risslänge mit der Zahl der Lastzyklen im gesamten Temperaturbereich, wobei die numerische Prognose meist auf der konservativen / sicheren Seite lag. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse der 2D Parameteridentifikation auf 3D Risskonfigurationen mit Mixed-Mode Beanspruchung ist mit zusätzlichen Versagenshypothesen verbunden, die aufgrund fehlender Versuchsdaten im Vorhaben nicht endgültig geklärt werden konnten. Zur Validierung des Gesamtkonzeptes wurden LCF-Proben mit einem bauteil- typischen Oberflächenriss experimentell und numerisch untersucht. In der Simulation konnte die komplexe Form und Größe der Rissentwicklung zufriedenstellend (richtig) vorhergesagt werden. Die Leis- tungsfähigkeit der erarbeiteten rechnerische Bewertungsmethode wurde an weiteren TMF-Beispielen vorgestellt und diskutiert. Die Software ProCrackPlast und die viskoplastische Materialroutine wurden dem Anwenderkreis des Vorhabens zusammen mit einem Nutzer-Handbuch und Verifikationsbeispielen zur Verfügung gestellt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist erreicht worden. KW - Abgasturbolader Heißteile KW - Numerische Simulation KW - Rissverlauf PY - 2023 VL - 1320 SP - 1 EP - 137 PB - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-56960 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grelle, Tobias A1 - Probst, Ulrich A1 - Jaunich, Matthias A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Wolff, Dietmar T1 - Creep investigations on aluminum seals for application in radioactive waste containers N2 - In Germany spent nuclear fuel and high level radioactive waste is stored in interim storage containers with double lid systems. Those lids are equipped with metal seals (e.g. Helicoflex®) that ensure the safe enclosure of the inventory. The used metal seals consist of three components as can be seen in the cross-sectional view in Figure 1. The innermost part is a helical spring that is surrounded by an inner jacket made of stainless steel. The outer jacket that is made of a softer material which in case of assembly in the aforementioned storage containers is silver or aluminum (i.e. Al 99.5). During application the seal is compressed and due to the restoring force of the helical spring, the outer jacket is plastically deformed and adapts to the sealing surface. Hence, leakage paths are closed and the sealing function is generated. In Germany the above-mentioned containers are licensed for up to 40 years of interim storage, which in case extended storage becomes necessary before a final repository is available will have to be extended to even longer periods. Therefore, the evaluation of the long-term behavior of the seals is necessary, taking into account storage conditions, decay heat and possible mechanical loads as well. At Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) long-term investigations are being conducted in which seals are assembled in test flanges and aged at temperatures ranging from room temperature to 150°C for accelerated aging. The aged seals are tested semi-annually (after the first 6 months in which the seals are tested more frequently) regarding the sealing performance, the remaining seal force, and the useable resilience upon decompression. Results of these investigations have been published over the past years (e.g. Grelle, Wolff, Probst, Jaunich, & Völzke, 2017; Völzke, Wolff, Probst, Nagelschmidt, & Schulz, 2014). It was found that the seal force and the useable resilience decrease with time and temperature, which is in agreement with the result of other studies (Sassoulas et al., 2006; Wataru et al., 2016) as well. Geometry change of the outer jacket has been identified as the main reason for this seal behavior. At the prevailing operating temperatures and stresses the aluminum is subjected to creep deformation leading to a thinning of the outer jacket. Since the seal groove depth remains unchanged the helical spring expands, which in turn leads to a decrease of the generated spring and seal force. Although the main reason for the change of seal parameters over time and temperature is known, a detailed characterization of the seal behavior and a reliable prediction of the parameter development for aging times that exceed the experimental time frame have not been possible, yet. For deeper understanding of the aging processes, an Investigation program, which is covered in this contribution, is conducted at Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) that focusses on the behavior of the aluminum jacket and its influence on the long-term sealing performance. The program investigates properties of material samples as well as the behavior of the seal as a component. Original sheet material of the same aluminum that is used for manufacturing of the seals is investigated in compression creep tests. For this, a DMA (dynamic mechanical analysis) machine is employed (here used for static tests) that allows for a measurement of the specimens deformation under forces of up to 500 N. The advantage of this method is that the original material can be tested in the same shape as used for the seals which is 0.5 mm thick sheet material. For investigation of tensile creep standard specimens are used, that were machined from surrogate material of the same composition and annealing condition. Furthermore, aluminum seals that are cut into smaller segments are assembled in flanges and placed in heating chambers at temperatures ranging from 23°C to 150°C. After different periods of time from 3 days to 300 days the segments are taken out of the flanges and are investigated, thus giving information on different states of aging. Measurements of the development of the seal contact width and the aluminum jacket thickness are done with an optical microscope. Further investigations on the segments will include metallography and hardness measurements. From the detailed material and component behavior including the results of the long-term seal force and useable resilience investigations a better understanding of the overall seal behavior can be gained. The aim is to contribute to the development of material models and analytical approaches for the prediction of the sealing behavior in dependence of time and temperature. T2 - International Conference on Aluminum Alloys CY - Montreal, Canada DA - 17.06.2018 KW - Metal seal KW - Creep KW - Long-term behavior PY - 2018 SN - 978-1-926872-41-4 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-45844 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grun, Benthe Birger A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Olbricht, Jürgen ED - Christ, Hans-Jürgen T1 - Charakterisierung von Hochtemperaturwerkstoffen durch Zug- und Ermüdungsversuche an Kleinproben T1 - Characterization of high-temperature materials by tensile and fatigue tests on small specimens N2 - Die Verwendung von miniaturisierten Probengeometrien in der mechanischen Prüfung ermöglicht die Entnahme des Probenmaterials direkt aus kritischen Bereichen wie Fügeverbindungen und ermöglicht die Prüfung von kleinen Bauteilen wie additiv gefertigten Strukturen. In der vorliegenden Arbeit werden exemplarisch die Ergebnisse von vergleichenden Zug- und niederzyklischen Schwing-versuchen (LCF) an dem austenitischen Stahl AISI 316L und der Nickelbasislegierung IN718 vorgestellt. Die Prüfergebnisse der Kleinproben aus AISI 316L weisen die charakteristischen Eigenschaften des Werkstoffs auf, und die Analyse der Zug- und Ermüdungsdaten führt zu Werten, die den Literaturdaten weitgehend entsprechen. Der direkte Vergleich mit Standardprobendaten zeigt jedoch systematische Abweichungen bei Zugfestigkeit, Dehngrenze und Gleichmaßdehnung, die in diesem Beitrag diskutiert werden. N2 - The use of miniaturized specimen geometries in mechanical testing allows to extract speci-men material directly from critical areas such as weldments and to test small structures such as additively manufactured components. In the present paper, example results of comparative tensile and low-cyclic fatigue tests (LCF) on the austenitic steel AISI 316L and the nickel-based alloy IN718 are presented. The test results of the small specimens on AISI 316L show the characteristic properties of the material, and the analysis of the tensile and fatigue tests leads to values which largely correspond to literature data. However, the direct comparison with standard sample data shows systematic deviations in tensile strength, yield strength and uniform elongation, which are discussed in this paper. T2 - Werkstoffprüfung 2019 CY - Neu-Ulm, Germany DA - 03.12.2019 KW - Kleinprobenprüfung KW - Probengrößeneffekt KW - Low Cycle Fatigue KW - Zugversuch KW - AISI 316L KW - IN 718 PY - 2019 SP - 329 EP - 334 AN - OPUS4-50220 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Han, Ying A1 - Kruse, Julius A1 - Rosalie, Julian A1 - Radners, J. A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Influence of mean stress and overaging on fatigue life of aluminum alloy EN AW-2618A N2 - Fatigue tests were performed on the forged aluminum alloy EN AW-2618A in the T61 state. Different stress ratios (R = -1, R = 0.1) were selected to study the influence of mean stress on fatigue life. Two overaged states (10 h/230 ◦C, 1000 h/230 ◦C) were also tested to investigate the influence of overaging on fatigue life. Transmission electron microscopy (TEM) was used to characterize the precipitates (S-phase), which are mainly responsible for the strength of the alloy. A fractographic analysis was also performed to determine the failure mode. Overaging reduces the fatigue life compared to the T61 state. The longer the aging time, the lower the fatigue resistance. The reason is the decrease in (yield) strength, which correlates with the radius of the S-phase: the precipitate radius increases by a factor of approximately two for the overaged states compared to the initial state. The analysis of the fracture surfaces showed crack initiation occurs predominantly on the outer surface and is associated with the primary phases. KW - Aluminum alloys KW - Aging KW - Fatigue KW - Microstructure KW - Electron microscopy KW - S-Phase PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583708 DO - https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145660 SN - 0921-5093 VL - 886 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-58370 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Han, Ying A1 - Radners, J. A1 - von Hartrott, P. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Aluminium high temperature fatigue N2 - The studied aluminium alloy is EN AW-2618A (2618A). It is very widely used for exhaust gas turbo-charger compressor wheels. Due to long operating times, high cycle fatigue (HCF) and material aging under the influence of temperatures up to 230 °C is particularly relevant for the wheels. The wheels are typically milled from round wrought blanks. From such round blanks, different testpieces are extracted and a comprehensive series of HCF tests is conducted at room temperature. The tests investigate the materials fatigue performance in the T61 state for two load-ratios, namely R = -1 and R = 0.1. Additionally, two overaged material states are tested, accounting for the aging process the material undergoes during long operating times at high temperatures. The experimental results are evaluated and compared to each other. Furthermore, the design process of notched specimens is presented. With the notched specimens, it is aimed to quantify the notch sensitivity of the material. Relating thereto, two potential model parameters for the fatigue lifetime model are introduced. Finally, the extended research data management in this project is highlighted and its advantages for sustainable use in material science and engineering applications are shown. N2 - In diesem Projekt wird die Aluminiumlegierung EN AW-2618A (2618A) untersucht, welche sehr verbreitet in Verdichterrädern von Abgasturboladern zum Einsatz kommt. Hochzyklische Ermüdung und Werkstoffalterung bei Temperaturen von bis zu 230 °C ist bei Abgasturboladern aufgrund der langen Einsatzzeiten besonders relevant. Die Verdichterräder werden typischerweise aus geschmiedeten Rohlingen gefräst. Aus entsprechenden Rohlingen werden im Rahmen des Projekts eine Vielzahl von Proben mit unterschiedlichen Geometrien entnommen. Die Proben werden unter verschiedenen Prüfbedingungen in hochzyklischen Ermüdungsversuchen bei Raumtemperatur getestet. Zum einen wird das Ermüdungsverhalten des Werkstoffs im T61-Zustand für die zwei Belastungsverhältnisse R = -1 und R = 0,1 untersucht. Zum anderen werden zwei überalterte Materialzustände getestet. Damit soll dem Alterungsprozess Rechnung getragen werden, den das Material während langer Betriebszeiten bei hohen Temperaturen durchläuft. Die experimentellen Ergebnisse werden evaluiert und miteinander verglichen. Darüber hinaus wird der Entwurfsprozess von gekerbten Probengeometrien dokumentiert. Die gekerbten Proben sollen Aufschluss über die Kerbempfindlichkeit des Werkstoffs geben. In diesem Zusammenhang werden zwei mögliche Modellparameter für das zu entwickelnde Lebensdauermodell vorgestellt. Abschließend wird das erweiterte Forschungsdatenmanagement des Projekts beleuchtet und seine Vorteile für die nachhaltige Nutzung in materialwissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Anwendungen aufgezeigt. T2 - FVV Frühjahrstagung 2022 CY - Würzburg, Germany DA - 31.03.2022 KW - EN AW-2618A KW - High cycle fatigue KW - Aluminium alloy PY - 2022 IS - FVV Publikationen Heft R602 SP - 617 EP - 634 PB - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) CY - Frankfurt am Main AN - OPUS4-54622 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Daum, Werner A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Altenburg, Simon A1 - Bruno, Giovanni A1 - Heckel, Thomas A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Zerbst, Uwe A1 - Kranzmann, Axel A1 - Bettge, Dirk A1 - Sommer, Konstantin A1 - Seeger, Stefan A1 - Nitsche, Michael A1 - Günster, Jens A1 - Evans, Alexander T1 - Additive manufacturing at the BAM: We focus on Safety N2 - In Germany, the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) is addressing challenges in the implementation of additive manufacturing on the industrial landscape for safety-critical applications. KW - Process development KW - Additive Manufacturing KW - In-situ Process Monitoring KW - Non-destructive Materials KW - Characterisation KW - Safety KW - Fatigue KW - Environment KW - Standardisation PY - 2019 UR - https://static.asminternational.org/amp/201910/22/ SN - 0882-7958 VL - 177 IS - 7 SP - 22 EP - 26 PB - ASM International CY - Materials Park, OH, USA AN - OPUS4-49780 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - BOOK A1 - Hornbogen, E. A1 - Warlimont, H. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Metalle N2 - Dieses Standardwerk bietet eine Darstellung der Struktur und Eigenschaften der Metalle und ihrer Anwendungen als Werkstoffe. Im ersten, wissenschaftlichen Teil werden der atomare und mikroskopische Aufbau, die thermodynamischen und die grundlegenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Metalle beschrieben sowie die Grundlagen der thermisch aktivierten Reaktionen und der Phasenumwandlungen. Die wichtigsten experimentellen Untersuchungsmethoden werden erläutert, wobei die mikroskopischen und Beugungsverfahren einen Schwerpunkt bilden. Im zweiten, technischen Teil werden die Werkstoffgruppen der Metalle und ihre anwendungsbezogenen Eigenschaften behandelt. Dabei wird auf die zugrunde liegenden Legierungen und die Verfahren zur gezielten Einstellung ihrer Eigenschaften eingegangen. Schwerpunkte bei der Darstellung der Werkstoffe sind die Stähle, die teilchengehärteten Legierungen, die Magnetwerkstoffe und die pulvermetallurgisch hergestellten Werkstoffe. Außerdem werden die Oberflächeneigenschaften und die Verfahren zur Oberflächenbehandlung dargestellt. KW - Struktur KW - Eigenschaften KW - Anwendungen PY - 2019 SN - 978-3-662-57762-2 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-662-57763-9 SP - 1 EP - 424 PB - Springer Vieweg CY - Berlin ET - 7. AN - OPUS4-47549 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -