TY - JOUR A1 - Scheuerlein, C. A1 - Finn, Monika A1 - Meyer, Christian A1 - Lackner, F. A1 - Savary, F. A1 - Rehmer, Birgit T1 - Thermomechanical Behavior of the HL-LHC 11 Tesla Nb3Sn Magnet Coil Constituents During Reaction Heat Treatment JF - IEEE Transactions on applied superconductivity N2 - The knowledge of the temperature-induced changes of the superconductor volume and of the thermomechanical behavior of the different coil and tooling materials is required for predicting the coil geometry and the stress distribution in the coil after the Nb3Sn reaction heat treatment. In this paper, we have measured the Young’s and shear moduli of the HL-LHC 11 T Nb3Sn dipole magnet coil and reaction tool constituents during in situ heat cycles with the dynamic resonance method. The thermal expansion behaviors of the coil components and of a free standing Nb3Sn wire were compared based on dilation experiments. KW - Superconducting magnet KW - Young`s modulus KW - Thermal expansion KW - Stress-strain-behavior PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1109/TASC.2018.2792485 SN - 1051-8223 SN - 1558-2515 VL - 28 IS - 3 SP - 4003806 - 1 EP - 4003806 - 6 PB - IEEE Council on Superconductivity CY - New York AN - OPUS4-44020 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Epishin, A. A1 - Fedelich, Bernard A1 - Finn, Monika A1 - Künecke, Georgia A1 - Rehmer, Birgit A1 - Nolze, Gert A1 - Leistner, C. A1 - Petrushin, N. A1 - Svetlov, I. T1 - Investigation of Elastic Properties of the Single-Crystal Nickel-Base Superalloy CMSX-4 in the Temperature Interval between Room Temperature and 1300 °C JF - Crystals N2 - The elastic properties of the single-crystal nickel-base superalloy CMSX-4 used as a blade material in gas turbines were investigated by the sonic resonance method in the temperature interval between room temperature and 1300 °C. Elastic constants at such high temperatures are needed to model the mechanical behavior of blade material during manufacturing (hot isostatic pressing) as well as during technical accidents which may happen in service (overheating). High reliability of the results was achieved using specimens of different crystallographic orientations, exciting various vibration modes as well as precise measurement of the material density and thermal Expansion required for modeling the resonance frequencies by finite element method. Combining the results measured in this work and literature data the elastic constants of the gamma and gamma' phases were predicted. This prediction was supported by measurement of the temperature dependence of the gamma'fraction. All data obtained in this work are given in numerical or analytical forms and can be easily used for different scientific and engineering calculations. KW - Nickel-base superalloys KW - Single-crystals KW - Characterization KW - Elastic constants PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-520972 DO - https://doi.org/10.3390/cryst11020152 VL - 11 IS - 2 SP - 152 PB - MDPI AN - OPUS4-52097 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Beckmann, Jörg A1 - Redmer, Birgit A1 - Finn, Monika A1 - Glaubitz, Steffen T1 - Bestimmung der elastischen Eigenschaften von Festkörpern - Teil 1 JF - Materials Testing N2 - ür die Berücksichtigung mechanischer Belastungen unterhalb der Streckgrenze ist im Rahmen einer zuverlässigen Bauteilauslegung die Kenntnis der elastischen Konstanten von besonderer Bedeutung. Für die experimentelle Bestimmung des Elastizitätsmoduls wurde eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, die zum Teil werkstoffspezifisch Eingang in die Normung gefunden haben. Prinzipiell können diese Verfahren in zwei Gruppen unterteilt werden: die statischen und die dynamischen Prüfverfahren. Die statischen Verfahren beruhen auf der direkten Messung des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhangs während einer mechanischen Belastung im elastischen Verformungsbereich (Zug, Biegung, Druck). Die dynamischen Verfahren basieren auf der Schwingungsanregung eines Prüfkörpers und der Analyse der resultierenden Schwingungen (Resonanzmethode oder Impulsanregungsmethode) oder auf der Messung der Ultraschallausbreitungsgeschwindigkeit. Stellvertretend für die dynamischen Verfahren wird im ersten Teil dieses Beitrages die Resonanzmethode vorgestellt. Der zweite Teil dieses Beitrages fasst die werkstoffabhängigen Ergebnisse der E-Modulbestimmung mit statischen Verfahren im Zug- und Biegeversuch zusammen. KW - Modul KW - Resonanzmessung PY - 2006 DO - https://doi.org/10.1515/mt-2006-0003 SN - 0025-5300 VL - 48 IS - 6 SP - 274 EP - 281 PB - De Gruyter CY - Berlin AN - OPUS4-54602 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rehmer, Birgit A1 - Finn, Monika A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Scheuerlein, Ch. T1 - Vergleichende Bewertung verschiedener Verfahren der E-Modulbestimmung für metallische Werkstoffe N2 - Für numerische Beanspruchungs- und Lebensdaueranalysen ist die Kenntnis des E-Moduls der eingesetzten Werkstoffe von zentraler Bedeutung. Für seine experimentelle Bestimmung wurden eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, die zum Teil werkstoffspezifisch Eingang in die Normung gefunden haben. Prinzipiell können diese Verfahren in zwei Gruppen eingeteilt werden - die statischen und die dynamischen Prüfverfahren. Während die statischen Verfahren auf der direkten Messung des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhangs während einer Belastung im elastischen Verformungsbereich beruhen (Zug-, Biege- bzw. Druckversuch) nutzen die dynamischen Verfahren die Analyse der resultierenden Schwingungen nach einer entsprechenden Anregung eines Prüfkörpers (Resonanz- bzw. Impulsanregungsmethode). Für verschiedene Werkstoffe wurden statische und dynamische Verfahren zur E-Modulbestimmung eingesetzt. Die Unterschiede und Vorteile der verschiedenen Verfahren werden vergleichend diskutiert. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2017 CY - Berlin, Germany DA - 30.11.2017 KW - E-Modul KW - Zugversuch KW - Druckversuch KW - Resonanzmethode KW - Impuls-Anregungs-Methode PY - 2017 AN - OPUS4-43253 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scheuerlein, C. A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Finn, Monika A1 - Lackner, F. A1 - Savary, F. T1 - Mechanical properties of the HL-LHC 11 T Nb3Sn magnet constituent materials JF - IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY N2 - A test campaign was launched to determine the mechanical properties of the High Luminosity-Large HadronCollider (HL-LHC) 11 T Nb3Sn magnet components. The results can be used to accurately represent the mechanical properties in finite elementmodels that predict the stress and strain distribution in these magnets. Particular attention is paid to anisotropic mechanical behavior of the different magnet materials. Static and dynamic test methods have been applied for determining elastic materials’ behavior, and highly accurate Young’s moduli are obtained with the nondestructive dynamic methods resonance and impulse excitation at ambient temperature and during in situ heat cycles. KW - Superconducting magnets KW - Young’s modulus KW - Resonance testing KW - Stress-strain behavior PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2638046 SN - 1051-8223 SN - 1558-2515 VL - 27 IS - 4 SP - 1 EP - 7 PB - IEEE AN - OPUS4-39219 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Finn, Monika A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Meyer, Christian A1 - Scheuerlein, C. A1 - Amez-Droz, M. A1 - Meuter, F. A1 - Konstantopoulou, K. A1 - Savary, F. A1 - Tock, J.-P. T1 - Thermomechanical properties of polymers for use in superconducting magnets JF - IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY N2 - The coefficient of thermal expansion (CTE) and the thermomechanical properties of the polymers used in superconducting magnets need to be known in order to predict their stress state under the different magnet assembly and operating conditions. We have measured Young’s moduli of typically used polymers during in situ heat cycles with the dynamic resonancemethod. The dynamic test results are compared with Young’s moduli determined from quasi-static stress–strain measurements at room temperature, 77 K and 4.2 K. A moderate elastic anisotropy is found for the fiber reinforced polymers. CTEs are compared based on dilation experiments. TheCTEs of the fiber reinforced polymers studied are similar to those of copper or steel. In contrast, the pure resins exhibit relatively larger CTEs. KW - Polymer KW - Superconducting magnet KW - Young´s modulus KW - Stress-strain behavior KW - Resonance testing KW - Coefficient of thermal expansion PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1109/TASC.2019.2898321 SN - 1051-8223 SN - 1558-2515 VL - 29 IS - 5 SP - 7701605, 1 EP - 5 PB - IEEE AN - OPUS4-47616 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rehmer, Birgit A1 - Finn, Monika A1 - Uhlemann, Patrick A1 - Skrotzki, Birgit A1 - Scheuerlein, C. ED - Frenz, H. ED - Langer, B. T1 - Vergleichende Bewertung verschiedener Verfahren der E-Modulbestimmung für metallische Werkstoffe T2 - Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis N2 - Für numerische Beanspruchungs- und Lebensdaueranalysen ist die Kenntnis des E-Moduls der eingesetzten Werkstoffe von zentraler Bedeutung. Für seine experimentelle Bestimmung wurden eine Vielzahl von Verfahren entwickelt, die zum Teil werkstoffspezifisch Eingang in die Normung gefunden haben. Prinzipiell können diese Verfahren in zwei Gruppen eingeteilt werden - die statischen und die dynamischen Prüfverfahren. Während die statischen Verfahren auf der direkten Messung des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhangs während einer Belastung im elastischen Verformungsbereich beruhen (Zug-, Biege- bzw. Druckversuch) nutzen die dynamischen Verfahren die Analyse der resultierenden Schwingungen nach einer entsprechenden Anregung eines Prüfkörpers (Resonanz- bzw. Impulsanregungsmethode). Für verschiedene Werkstoffe wurden statische und dynamische Verfahren zur E-Modulbestimmung eingesetzt. Die Unterschiede und Vorteile der verschiedenen Verfahren werden vergleichend diskutiert. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2017 CY - Berlin, Germany DA - 30.11.2017 KW - E-Modul KW - Zugversuch KW - Druckversuch KW - Resonanzmethode KW - Impuls-Anregungsmethode PY - 2017 SN - 978-3-9814516-7-2 SN - 1861-8154 SP - 217 EP - 224 PB - Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-43255 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -