TY - JOUR A1 - Schönherr, J. A. A1 - Duarte, Larissa A1 - Madia, Mauro A1 - Zerbst, Uwe A1 - Geilen, M. B. A1 - Klein, M. A1 - Oechsner, M. T1 - Robust determination of fatigue crack propagation thresholds from crack growth data N2 - The robust determination of the threshold against fatigue crack propagation DKth is of paramount importance in fracture mechanics based fatigue assessment procedures. The standards ASTM E647 and ISO 12108 introduce operational definitions of DKth based on the crack propagation rate da/dN and suggest linear fits of logarithmic DK– da/dN test data to calculate DKth. Since these fits typically suffer from a poor representation of the actual curvature of the crack propagation curve, a method for evaluating DKth using a nonlinear function is proposed. It is shown that the proposed method reduces the artificial conservativeness induced by the evaluation method as well as the susceptibility to scatter in test data and the influence of test data density. KW - Fatigue crack propagation threshold KW - ISO 12108 KW - ASTM E647 KW - Data evaluation methods KW - Experimental determination PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-552153 DO - https://doi.org/10.3390/ma15144737 SN - 1996-1944 VL - 15 IS - 14 SP - 1 EP - 21 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-55215 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Burkert, Andreas T1 - Innovation und Sicherheit durch Einsatz von Duplexstählen in Straßentunneln N2 - Es werden die Ergebnisse eines mehrjährigen Forschungsvorhabens der BAM in Zusammenarbeit mit Straßenbauverwaltungen der Länder und Industriebeteiligten zur betriebstechnischen Ausrüstung von Straßentunneln präsentiert. Schwerpunkte waren die Bestimmung der Korrosivität der Atmosphäre von 3 ausgewählten Straßentunneln, die Analyse korrosionsrelevanter Ablagerungen und von Klimadaten. Die Auswirkungen dieser Einflussgrößen auf die Dauerhaftigkeit von Konstruktionen aus nichtrostenden Stählen wurde ermittelt und in Abhängigkeit verschiedener Einflussparameter dargestellt. Die Ergebnisse der systematischen Untersuchungen an Prüfköpern decken sich mit Beobachtungen an realen Bauteilen. Spaltbehaftete Konstruktionen aus Werkstoffen der CRC III führen demnach in Zeiträumen zwischen 10 und 15 Jahren zu Korrosionserscheinungen, welche die technische Sicherheit beeinträchtigen können und die erwartete Dauerhaftigkeit nicht erfüllen. Die Folge sind zusätzliche Sperrungen und ein vorzeitig notwendiger Unterhaltsaufwand, die erhebliche Kosten verursachen. Im Ergebnis ist eine Überarbeitung des aktuellen Regelwerkes erforderlich, um die angestrebte Dauerhaftigkeit von 30 Jahren zu gewährleisten. T2 - Sitzung ISER Marketingausschuss CY - Dusseldorf, Germany DA - 24.04.2024 KW - Korrosion KW - Straßentunnel KW - Dauerhaftigkeit KW - Nichtrostender Stahl PY - 2024 AN - OPUS4-59955 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia T1 - Curtain Walls with Biofilms for Improving the City Climate N2 - Building envelopes & natural rock surfaces represent the frontier between solid material surfaces, biosphere and the atmospheric environment – and are subject to permanent change in structure and chemistry. These surfaces are a natural habitat of subaerial rock biofilms (SAB) that are an important stage of primary succession. As their metabolic processes have a great impact on the composition of the near-surface layers of the earth biofilms on natural and manmade hard substrates are a research focus of geomicrobiology. In technical systems immobilized algae biofilms are already used successfully for wastewater cleaning. Algae can eliminate bacteria from the water and at the same time increase the oxygen concentration and the pH value in the water through photosynthesis, which again allows phosphate elimination to take place. Nitrificants contained in the algae biofilm convert ammonium to nitrite and nitrate. Mineral claddings for building facades could be engineered to sustain either natural or previously established carefully selected algae-dominated biofilms and this way help to clean the air. For a targeted engineering of the mineral substrates and the biofilms attached to them basic knowledge is however missing. By systematic research in an interdisciplinary team of microbiologists and building material scientists the following questions shall be clarified • How can a curated biofilm be stabilized on the surface and designed to be durable without compromising the substrate • What exactly do the biofilms need in terms of moisture in their respective growth stages? Or how long water must be available in what form and quantity to enable growth. • What is the influence of the substrate on the availability and quality of the (rain) water (water quality, leaching of substances (alkalis) from the building materials, leaching of aerosol components, surface tension, suction tension, thickness of the water molecule layers adsorbed in the pore spaces....) There are several research groups working on bioreceptive building materials which emphasizes the general interest in the topic. The idea of speeding-up the process by the targeted establishment of biofilms on building façade panels is a unique approach that has so far only been researched at BAM. Architects are very interested in biofilm facades as a new co-designing method of humans and nature reflecting the changing awareness for the loss of biodiversity in cities. If the biofilms need irrigation the evaporative cooling would reduce the urban heat island effect. T2 - Preparatory Workshop SPP 2451: Engineered Living Materials with Adaptive Functions CY - Saarbrücken, Germany DA - 10.07.2023 KW - Engineered living materials KW - Adaptive functions KW - Bioreceptivity KW - Biofilm KW - Concrete PY - 2023 UR - https://spp2451.de/event/preparatory-workshop/ AN - OPUS4-58965 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bachmann, Marcel T1 - Challenges in dynamic heat source modeling in high-power laser beam welding N2 - The amount of absorbed energy in the keyhole as well as its spatial and temporal distribution is essential to model the laser beam welding process. The recoil pressure, which develops because of the evaporation process induced by the absorbed laser energy at the keyhole wall, is a key determining factor for the macroscopic flow of the molten metal in the weld pool during high-power laser beam welding. Consequently, a realistic implementation of the effect of laser radiation on the weld metal is crucial to obtain reliable and accurate simulation results. In this paper, we discuss manyfold different improvements on the laser-material interaction, namely, the ray tracing method, in the numerical simulation of the laser beam welding process. The first improvement relates to locating the exact reflection points in the ray tracing method using a so-called cosine condition in the determination algorithm for the intersection of reflected rays and the keyhole surface. A second correction refers to the numerical treatment of the Gaussian distribution of the laser beam, whose beam width is defined by a decay of the laser intensity by a factor of 1/e2, thus ignoring around 14% of the total laser beam energy. In the third step, the changes in the laser radiation distribution in the vertical direction were adapted by using different approximations for the converging and the diverging regions of the laser beam, thus mimicking the beam caustic. Finally, a virtual mesh refinement was adopted in the ray tracing routine. The obtained numerical results were validated with experimental measurements. T2 - International Congress of Applications of Lasers & Electro-Optics 2023 CY - Chicago, Illinois, USA DA - 16.10.2023 KW - Laser beam welding KW - Laser energy distribution KW - Ray tracing KW - Numerical modeling PY - 2023 AN - OPUS4-58759 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia T1 - Biorezeptiver Beton: Interdisziplinäre Forschung an der BAM N2 - Inhalt des Vortrags: Forschungsidee und Zielstellung, Forschungsstruktur, Veränderung, Wasserverfügbarkeit, Wasserrückhaltevermögen, pH-Wert, Speziesauswahl, Applikation, Monitoring von Bewuchs T2 - BDA Galerie, Ausstellung: wechselStoffwechsel, Galeriegespräch Nr. 3 CY - Berlin, Germany DA - 06.06.2023 KW - Biorezeptivität KW - Beton KW - Biofilm KW - Funktionalisierung KW - Fassade PY - 2023 UR - https://www.bda-berlin.de/events/wechsel-stoff-wechsel-gespraech-3/ AN - OPUS4-58961 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kalinka, Gerhard T1 - Testing the fibre matrix interface of short glass fibre reinforced PMCs with using the push out technique N2 - With this presentation, the push-out technique is explained. The focus of the experimental work is on the characterization of the fiber-matrix interface of short fiber reinforced composites. The reinforcing component was glass fibers and the matrix polymer was PA6.6 and PPA. It is demonstrated for the first time that the push-out technique ca be applied on injection molded short fiber PMC and is sensitive to the mechanical interface properties. Further studies are planned on the influence of multiple processing, the temperature and humidity. T2 - Composirtes United Workshop „Fiber Matrix Interphases“ CY - Online meeting DA - 09.11.2023 KW - Polymer Matrix Composite KW - Glass Fibres KW - PA6.6 KW - PPA KW - Push-out Test KW - Interface Strength PY - 2023 AN - OPUS4-59053 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Scholz, Philipp A1 - Barqawi, Haitham T1 - Einfluss von Geokunststoffen auf die aquatische Umwelt N2 - Im Rahmen des Projekts konnte gezeigt werden, dass Geokunststoffe bei ausreichender Stabilisierung Einsatzdauern von über 100 Jahren besitzen. Es werden keine Stoffe freigesetzt, die für Wasserorganismen schädlich sind. An den Ostseestränden im Gebiet Kaliningrad werden nennenswerte Mengen von Kunststoffresten gefunden, die zum Teil aus Küstenschutzbauwerken stammen. Ursache ist hier jedoch eine verfehlte Materialauswahl. Hauptsächlich stammen die Kunststoffreste am Strand jedoch aus unsachgemäße Abfallbehandlung. KW - Geokunststoffe KW - Mikroplastik KW - Autoklaventest KW - Ökotoxtests PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-556431 DO - https://doi.org/10.2314/KXP:1813230285 SP - 1 EP - 15 AN - OPUS4-55643 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR T1 - Amts- und Mitteilungsblatt, Band 51, Heft 4 T3 - Amts- und Mitteilungsblatt der BAM - 4/2021 PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-541902 SN - 0340-7551 VL - 51 IS - 4 SP - 135 EP - 158 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-54190 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Duarte, Larissa T1 - Analytische Prozedur zur Berechnung der Ermüdungslebensdauer basierend auf effektiven Rissfortschrittsdaten und zyklischer R-Kurve N2 - Bruchmechanik-basierende Methoden können für die Ermüdungsbewertung von mechanischen Bauteilen angewendet werden, die Defekte oder Risse enthalten und zyklischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Kenntnis des Risswachstumsverhaltens für kurze und lange Risse ermöglicht die Bestimmung sowohl endlicher als auch unendlicher Lebensdauer. Ein erstes Problem ergibt sich jedoch aus der empirischen Bestimmung von Ermüdungswerkstoffkennwerten, die je nach Prüfbedingungen, z. B. Prüfmethode, Frequenz und Spannungsverhältnis R, variieren. Dies ist auf die Rissschließeffekte und weitere Umgebungsphänomene zurückzuführen, die das Rissfortschrittsverhalten beeinflussen. Ein zweites Problem ist das Fehlen von Standardversuchsverfahren zur Bestimmung des Schwellenwerts gegen Ermüdungsrissausbreitung ΔKth in Abhängigkeit von der Rissausbreitung. Dies ist problematisch, da ΔKth mit der Zunahme der Rissschließeffekte im Kurzrissbereich zunimmt und seine ungenaue experimentelle Bestimmung zu großen Abweichungen bei der Bewertung und, was noch kritischer ist, zu nicht konservativen Vorhersagen führt. Mit dem Ziel, zuverlässigere und sicherere Bewertungsverfahren bereitzustellen, wird in dieser Arbeit eine Methode vorgeschlagen, die auf effektiven Risswachstumsdaten basiert, die bei hohen Spannungsverhältnissen (R ≈ 0,8) ermittelt wurden. Zur Beschreibung der Entwicklung der Rissschließeffekte wird ein Kurzrissmodell auf der Grundlage von zyklischen R-Kurven und CPLR-Daten verwendet. Die analytischen Vorhersagen werden mit experimentellen Daten verglichen, die zur Validierung des Verfahrens durchgeführt wurden, und die daraus entstandenen Unterschiede werden diskutiert. Übersetzt mit DeepL.com (kostenlose Version) T2 - BMDK-Seminar SS24 CY - Magdeburg, Germany DA - 10.04.2024 KW - Schwellenwert gegen Ermüdungsrissausbreitung KW - Rissschließeffekte KW - Ermüdungslebensdauer KW - Zyklische R-Kurve PY - 2024 AN - OPUS4-59876 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Duarte, Larissa A1 - Madia, Mauro A1 - Zerbst, Uwe T1 - The effect of the environmental conditions on the threshold against fatigue crack propagation N2 - The threshold against fatigue crack propagation (ΔKth) is a crucial parameter for the damage tolerance assessment of engineering components subjected to cyclic loading and it is composed by two distinct components, one intrinsic, dependent on the elastic material properties and the lattice type, and one extrinsic, related to the occurrence of crack closure effects. An important issue is that several factors can influence ΔKth and, in general, the fatigue crack propagation behavior. In this work, the influence of the experimental procedure, air humidity, stress ratio and test frequency on da/dN-ΔK data has been investigated. Results are discussed with their potential causes and consequences on the calculations of the residual lifetime. KW - Fatigue crack propagation threshold KW - Crack closure effect KW - Experimental procedure KW - Environmental conditions PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-544905 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.03.030 VL - 38 SP - 292 EP - 299 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-54490 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -