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Organisationseinheit der BAM
Soft polymers such as the investigated polyurethane, characterized by low Young’s moduli and prone to high shear deflection, are frequently applied in pneumatic cylinders. Their performance and lifetime without external lubrication are highly determined by the friction between seal and shaft and the wear rate. FEM simulation has established itself as a tool in seal design processes but requires input values for friction and wear depending on material, load, and velocity. This paper presents a tribological test configuration for long stroke, reciprocating movement, allowing the generation of data which meet the requirements of input parameters for FEM simulations without the geometrical influences of specific seal profiles. A numerical parameter study, performed with an FEM model, revealed the most eligible sample geometry as a flat, disc-shaped sample of the polymer glued on a stiff sample holder. At the same time, the study illustrates that the sensitivity of the contact pressure distribution to Poisson’s ratio and CoF can be minimized by the developed and verified setup. It ensures robust, reliable, and repeatable experimental results with uniform contact pressures and constant contact areas to be used in databases and FEM simulations of seals, enabling upscaling from generically shaped samples to complex seal profiles.
Ausgehend von einer kritischen Analyse der Materialkennwerte für normalfesten (NFB) und hochfesten Beton (HFB) im Eurocode 2 wurden in grundlegenden Untersuchungen an der BAM exemplarisch für einen HFB die thermomechanischen Materialkennwerte bestimmt, um auf der Basis eines geeigneten Materialmodells das Verhalten von Stahlbetonstützen aus HFB unter Brandbeanspruchung zu simulieren. Die Validierung des Modells erfolgte mittels großmaßstäblicher Brandversuche an belasteten Stahlbetonstützen aus dem gleichen HFB wie in den Materialuntersuchungen. Es konnte gezeigt werden, dass die Festigkeit als charakteristischer Parameter des Materialmodells zwingend auf der Basis instationärer Versuche und nicht aus stationären Versuchen wie bei NFB üblich bestimmt werden muss. Mit den in vorgeschlagenen Materialbeziehungen für HFB wird das Tragverhalten der untersuchten Stützen dagegen deutlich überschätzt, was sich in den numerischen Simulationen insbesondere durch zu geringe Verformungen äußert.------------------------------------------------------------------------------------------------------
Development and Validation of an Advanced Calculation Model for High Strength Concrete Columns Subjected to Fire Loading
Following a critical analysis of the material parameters of normal strength (NSC) and high strength concrete (HSC) presented in Eurocode 2 the thermo-mechanical material parameters of one representative HSC were identified. Using these parameters and based on an appropriate material model the behavior of HSC columns was simulated. The validation of the model was realized through real scale fire resistance tests on loaded columns of the same type of HSC as in the material identification tests. It was found that the strength as a characteristic parameter of the material model has to be identified on the basis of transient creep tests and not of stationary tests, respectively as realized usually for NSC. It could be shown that the structural behavior of the tested columns is overestimated if the numerical simulations are based on the material properties of HSC as proposed in. This feature is expressed especially through insufficient displacements.
Zero wear (Null Verschleiß)
(2013)
Einfluss der Konvektion auf das Selbstentzündungs- und Abbrandverhalten von Schüttgütern und Stäuben
(2005)
Selbstentzündung und Brandausbreitung von brennbaren Schüttgütern und Stäuben werden von mehreren Parametern beeinflusst. Verschiedene Einflussgrößen auf die Selbstentzündungstemperatur, wie Materialeigenschaften, Geometrie sowie Feuchtegehalt des Schüttgutes und seiner Umgebung sind bereits früher untersucht worden. Die vorliegende Arbeit stellt experimentelle Ergebnisse zum Einfluss der Konvektion an den Oberflächen von Schüttgutablagerungen auf Selbstentzündung und Brandausbreitung vor. Die Versuche wurden mit Braunkohlenstaub und Korkmehl durchgeführt. Zusätzlich wurde der Einfluss des Neigungswinkels der Schüttung (bei konstantem Volumen-Oberflächenverhältnis) untersucht. Mit Hilfe eines numerischen Modells wurde außerdem ein in der Literatur beschriebener Großversuch an Kohlehalden simuliert und bewertet. Dabei wurde der Selbstentzündungsvorgang, gefolgt von einer Brandausbreitung, berechnet.
Characterization of reflector types by phase-sensitive ultrasonic data processing and imaging
(2008)
Ultrasonic and radar imaging techniques are limited in resolution by the wavelength in the material, yet information beyond those limits is hidden in complex frequency dependent reflection coefficients. The analysis of the phase of complex reflection coefficients together with the properties of imaging algorithms can help to characterize and to classify indications of defects in concrete buildings. This paper describes a method to extract phase information from measurements and SAFT reconstructed images. The influencing factors like material properties, transducer characteristics, and imaging algorithms based on Born or Physical Optics approximations are elaborated. Simulated and experimental results are briefly discussed.
Ultraschallmessverfahren werden seit Langem erfolgreich für Prüfaufgaben, wie zum Beispiel die Ermittlung von Bauteilgeometrien, im Bauwesen eingesetzt. Um die Schallbündelung der Prüfköpfe zu verbessern, werden oft mehrere Prüfköpfe in einem Array angeordnet. Für die Entwicklung der Prüfkopfarrays ist es zweckmäßig, mithilfe von Modellierungen den Einfluss der Arraygröße, der Anordnung der Einzelprüfköpfe im Array und der Prüffrequenz auf das Schallfeld zu untersuchen. Dazu werden in der Praxis erfolgreich Modellierungen auf der Basis der Elastodynamischen Finiten Integrationstechnik (EFIT) und der Punktquellensynthese angewendet. Beim Aufbau der Arrays kommen zurzeit immer häufiger Transversal-Punktkontaktprüfköpfe zur Anwendung. Daher wird bei der Beschreibung der Schallfeldberechnung insbesondere auf die der Transversalwellenprüfköpfe eingegangen und mithilfe von Modellierungen und Experimenten gezeigt, wie sich die Prüfkopfpositionierung auf die Richtcharakteristik auswirkt.
Auf Grundlage der Zielsetzung der Forschergruppe 1498 beschäftigt sich dieser Beitrag mit den Auswirkungen einer zyklischen mechanischen Belastung im Vierpunktbiegeversuch auf das Transportverhalten in Betongefüge. Hierzu wurde zunächst die Degradation des Mikrogefüges mittels Ultraschallmessungen sowie rissmikroskopischen Untersuchungen an Dünnschliffen charakterisiert. Mit dem Ziel der numerischen Modellbildung wurden Untersuchungen zum Wassereindringverhalten durchgeführt. Es wurden u. a. das Wassereindringverhalten über die Zeit und der Einfluss von Vorschädigungen experimentell geprüft. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen zu den Einzelprozessen des Ionentransports in poröses Gefüge wurde ein mikromechanisches Mehrskalenmodell entwickelt, welches es ermöglicht, die Wirkung der Vorschädigung auf gekoppelte Feuchte- und Ionentransportprozesse vorherzusagen. Das Modell berücksichtigt die Topologie und räumliche Verteilung der Mikrorisse und deren Einfluss auf die Ionendiffusivität. Die numerische Simulation liefert bei anisotroper Verteilung der Mikrorisse eine erhöhte Alkali-Eindringtiefe. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
According to the goals of the research group 1498, this paper deals with the effects of cyclic flexural loading in a four-point bending test on the fluid transport processes within a concrete structure. Therefore, the degradation of the microstructure is characterized through ultrasonic wave measurements as well as microscopic crack analysis. In order to numerically model these processes, experiments on the penetration behavior of water into the concrete were carried out. The penetration behavior over time as well as the influence of degradation on the water transport were investigated. To predict the influence of concrete degradation on alkali diffusivity, a multi-scale continuum micromechanics model is incorporated into the numerical model, which accounts for the topology and the three-dimensional distribution of microcracks. As expected, the numerical simulation predicts larger alkali-penetration in pre-damaged concrete. Regarding the micro-crack distribution, an anisotropic distribution of micro-cracks tangential to the direction of the alkali and water flux increases their penetration depth.
In dem Leitfaden KAS-18 werden in den Beispielberechnungen bei der Freisetzung von Flüssigkeiten bisher die Bildung einer Zweiphasenströmung und der Effekt des Spray-Verhaltens nicht berücksichtigt. Es wird vorausgesetzt, dass auch bei druckverflüssigten Ga-sen reine Flüssigphase aus dem Leck austritt und somit der Massenstrom stark überschätzt. Weiterhin wird angenommen, dass der gesamte Flüssiganteil nach der Flash-Verdampfung ausregnet und eine Lache bildet, aus der dann zeitlich verzögert eine Verdunstung in die Atmosphäre stattfindet. Experimentelle Untersuchungen zeigen allerdings, dass dieser Ansatz zumindest bei der Freisetzung druckverflüssigter Gase nicht konservativ in Bezug auf den gasförmigen Massenstroms ist. In der vorliegenden Veröffentlichung wird zunächst ein Modell zur Berechnung der Zweiphasenströmung vorgestellt und eine zusammenfassende Darstellung einiger Modelle zur Abschätzung des ausgeregneten Anteils der Flüssigphase gegeben. Die verschiedenen Modelle werden mit experimentellen Daten verglichen. Darüber hinaus werden für zwei Freisetzungsszenarien der angemessene Abstand nach KAS-18 mit und ohne Berücksichtigung der Zweiphasenströmung und des Spray–Verhaltens berechnet.
Bislang kommt das Laserstrahlschweißen bzw. Laserhybridschweißen hauptsächlich bei Dickblechen mit einer Wandstärke von bis zu 15 mm zum Einsatz. Für Anwendungen über 20 mm war dieses Verfahren aufgrund einiger Herausforderungen bisher nur bedingt realisierbar. Eine von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelte elektromagnetische Schmelzbadunterstützung ermöglicht nun ein einlagiges Schweißen von bis zu 30 mm Wandstärke.