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Components in the Aerospace, Power and Automotive engineering sectors are frequently subjected to cyclic stresses induced by thermal fluctuations and mechanical loads. For the design of such components, reliable material property data are required which need to be acquired using well accepted and reproducible test procedures for thermo-mechanical fatigue (TMF) loading. There is limited availability of proven TMF data indicating there is need for further research and testing. The TMF behaviour of materials is often desired to be simulated in models which describe the cyclic stress-strain behaviour, the fatigue life and the cyclic crack growth behaviour. There is a continuous need for the development and amendment of such models. Models can be validated by using materials in industrial applications which are subjected to TMF loading.
The 3rd Workshop on Thermo-Mechanical Fatigue was held on 27–29 April 2016 at BAM, Berlin, Germany. The workshop was attended by 90 attendees coming from 17 countries in the world. 38 presentations including five poster presentations were held.
The following topics were covered by the workshop:
– TMF of materials coated with Thermal Barrier Coatings.
– Thermal Gradient Mechanical Fatigue.
– TMF crack growth.
– TMF + High Cycle Fatigue.
– TMF Modelling and Lifetime Prediction.
– TMF Properties of steels, cast iron, Al-, Mg- and Ni-alloys
– Advanced TMF Testing Techniques.
– Industrial Applications.
A panel discussion was held regarding the present state of TMF testing standards (ISO and ASTM) and their potential for improvement. The discussion and contributions were summarized and forwarded to the standard committees. The 3rd TMF-Workshop ensured the continuation of international exchange of knowledge providing a forum to present and discuss all recent developments in the field of thermo-mechanical fatigue.
The current special issue publishes eleven selected papers of the 3rd TMF-Workshop 2016. The papers were peer reviewed by a number of experts in the Thermo-Mechanical Fatigue sector. I hope you will enjoy reading papers of this special issue.
In Deutschland fallen mittelfristig erhebliche Mengen von Mauerwerkbruch an. Aus dem jährlichen Bauschuttanfall und den Produktionszahlen von Wandbausteinen lassen sich die Mengen an Mauerwerksrestmassen ableiten, die als Rückbaumaterial bei Abriss-, Umbau und Sanierungsarbeiten in Deutschland anfallen werden. Hiernach ist pro Jahr mit bis zu 10 Millionen Tonnen heute vornehmlich heterogen anfallendem Mauerwerkbruch zu rechnen [1a]. Im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sind diese Restmassen zukünftig einem möglichst hochwertigen Recycling zuzuführen. In diesem Spannungsfeld führt die deutsche Mauersteinindustrie das breit aufgestellte gemeinschaftliche Forschungsprojekt "SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau" durch. In insgesamt acht mauersteinübergreifenden IGFForschungsvorhaben wurden und werden technisch orientierte Lösungsmöglichkeiten für das Recycling von Mauerwerk erarbeitet und Anwendungsbereiche für Mauerwerksrestmassen aufgezeigt. Eine grundsätzliche Entscheidung über die Eignung von Mauerwerksrestmassen für bestimmte Recyclingwege kann es letztlich nicht geben. Es wird immer eine Einzelfallentscheidung bleiben, die wesentlich durch komplexe technische sowie ökologische und ökonomische Randbedingungen geprägt wird.
Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 17022 N der Forschungsvereinigung Porenbetonindustrie e.V., Berlin die Nachhaltigkeit verschiedener Recyclingoptionen für Mauerwerkbruch ganzheitlich untersucht und bewertet. Unter Einbeziehung der Hauptwandbausteinarten Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton und Leichtbeton wurden dabei material- und verfahrenstechnische sowie ökologische, ökonomische und soziale Aspekte berücksichtigt. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein EDV-gestütztes Analysetool (Web-Tool) zur Nachhaltigkeitsbewertung für das Mauerwerksrecycling entwickelt. Mit dem Web-Tool sollen Anwender (Planer, Architekten, Recycler) die Möglichkeit erhalten, für verschiedene Untersuchungsfälle unter Einbeziehung regional und sachlich bedingter Parameter, wie Materialqualität, Stoffmengen, Logistik, Aufbereitungstechnik, Anwendungsbereiche, Kosten und Erlöse, objektspezifische Aussagen zur Nachhaltigkeit treffen zu können. Auf diesem Wege können im Sinne der aktuellen gesetzlichen Vorgaben nachhaltige Stoffkreisläufe im Mauerwerksbau geschlossen und somit letztlich die Deponierung von Mauerwerksrestmassen vermieden werden.
Alle vier Wandbaustoffarten haben sich im Rahmen des Forschungsvorhabens als recyclingfähig und hinsichtlich der Nachhaltigkeit als gleichwertig erwiesen. Das Ziel des Vorhabens wurde damit erreicht.
In Deutschland fällt mittelfristig eine nicht unerhebliche Menge an Mauerwerksbruch an. Im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sind diese Restmassen zukünftig einem möglichst hochwertigen Recycling zuzuführen. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 17022 N der Forschungsvereinigung Porenbetonindustrie e.V., Berlin, wird im Gesamtkontext SIM Stoffkreislauf im Mauerwerksbau die Nachhaltigkeit verschiedener Recyclingoptionen für Mauerwerksbruch unter Einbeziehung der Hauptwandbausteinarten Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton und Leichtbeton sowie unter Beachtung material- und verfahrenstechnischer sowie ökologischer, ökonomischer und sozialer Aspekte ganzheitlich untersucht und bewertet. Auf Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse wird ein rechnergestütztes Analysetool zur Nachhaltigkeitsbewertung für das Mauerwerksrecycling entwickelt. Auf diesem Wege sollen im Sinne der aktuellen gesetzlichen Vorgaben nachhaltige Stoffkreisläufe im Mauerwerksbau geschlossen und somit letztlich die Deponierung von Mauerwerksrestmassen vermieden werden.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
In Germany, a not unimportant quantity of masonry rubble is generated in the medium term. With regard to a sustainable closed substance cycle waste management, these rest masses have to be recycled if possible. Within the IGF research project Sustainability Analysis for the Recycling of Masonry, different recycling options will be assessed with regard to their sustainability performance. In doing so, the main kinds of masonry units (clay units, calcium silicate units, autoclaved aerated concrete units, aggregate concrete units), their material properties, the processing technologies as well as ecological, economic and social aspects will be considered. Based on the results, a web-based tool will be developed to assess the sustainability of different recycling options for masonry rubble.
Thermo-mechanical fatigue (TMF) testing plays an increasingly important role in the design, the reliability assessment and the lifecycle management of safety critical components used, for instance, for power generation, in the process industry and in aeronautical and automotive applications, with a view to increasing the fuel efficiency, safety and service intervals, while reducing production (and material) costs. In a European Commission funded research project (acronym: TMF-Standard) of the 5th Framework Programme, 20 European laboratories have undertaken a joint research effort to establish a validated code-of-practice (CoP) for strain-controlled TMF testing. Starting from a survey of the testing protocols and procedures previously used by the partners, a comprehensive pre-normative research activity into various issues has been completed, addressing the dynamic temperature control, the effects of deviations in nominal temperatures and phase angles, the influences of temperature gradients, as well as the practicalities of test interruption and restart procedures. Meaningful allowable tolerances for the various test parameters were identified and practical recommendations as to the test techniques were formulated. From this a preliminary CoP was compiled and used to guide an extensive round robin exercise among the project partners. From the statistical analysis of that exercise, a validated CoP was derived dealing with strain-controlled constant amplitude TMF of nominally homogeneous metallic materials subjected to spatially uniform temperature fields and uniaxial mechanical loading. It is intended to give advice and guidance on the appropriate test setup, testing procedures and the analysis of results, in particular for newcomers in the field of strain-controlled TMF. This paper highlights some of the results of the TMF-Standard project. Moreover, commonalities and differences of the present CoP with respect to the standard documents for strain-controlled TMF, which have been developed at ISO and ASTM levels, are presented in this paper.