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Organisationseinheit der BAM
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The applicability of three methods developed by finite element analysis (FEM) and proposed in the literature are studied on steel S355. Instrumented indentation tests using spherical indenters of radius 200 and 500 μ m are performed in the macro range at depths of more than 6 μ m. The results of the selected methods are compared with the tensile test. To evaluate the partially strongly varying results, the uncertainties of the calculated strain hardening exponent, n, and yield stress, Y, are estimated. Recommendations for an appropriated procedure of the indentation test are given. The machine compliance and the determination of the zero point of Depth play an essential role. If the certain conditions are considered, the instrumented indentation Tests can be used, in particular for investigations of specimens with inhomogeneous elastoplasticity.
Over decades, the German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) has established a sophisticated calibration laboratory for force, temperature and electrical quantities. Since more than 15 years it is accredited, currently by the national accreditation body (DAkkS), and offers its service also to external entities on a global scale. As a public provider, we are furthermore committed to research and development activities that demand measurements with highest quality and low level of uncertainties. Two R&D examples are highlighted within this contribution.
Es wird ein vereinfachtes Verfahren für die Bestimmung und Implementierung der Maschinennachgiebigkeit bei der Verwendung eines sphärischen Indenters dargestellt. Die Maschinennachgiebigkeit wird bei deutlicher Kraftabhängigkeit als Funktion der Kraft in die Auswertung implementiert. Als sensitiver Kennwert dient der aus der instrumentierten Eindringprüfung an Härtevergleichsplatten ermittelte Eindringmodul.
Die Untersuchung von Bauteilen in Großprüfeinrichtungen, die Nutzung instrumentierter Funktionskomponenten sowie der Einsatz von Monitoring -Systemen im Offshore- und Infrastrukturbereich ist verbunden mit der Messung von Kräften bis oberhalb von 30 MN. Der Einsatz eines modularen Build-Up Systems zur Messung von Kräften bis 25 MN ermöglicht die messtechnische Rückführung in diesem Lastbereich wie Vergleichsmessungen zeigen. Möglichkeiten und Anforderungen in der BAM zur Messung und messtechnischen Rückführung von Kräften bis oberhalb von 30 MN werden angesprochen.
In den letzten Jahren ist die Bestimmung der Position eines sich bewegenden Objektes eine immer interessanter werdende Information geworden. Die aktuelle Position oder der zurückgelegte Weg wird mittels miniaturisierter integrierter 3D-Sensoren bestimmt. Durch die Integration dieser Sensoren in moderne Smartphones oder in spezielle robuste Hardware sind die Anwendungsgebiete vielseitig. Die ermittelte Position innerhalb von Gebäuden ist dabei für den Kaufmann innerhalb eines Shoppingcenters aber auch für den Feuerwehrmann im Einsatz wichtig. Für den Kaufmann bedeutet es durch gezielte Angebote potenzielle Kunden anzusprechen und damit seinen Umsatz zu steigern. Für den Einsatzleiter der Feuerwehr ist die genaue Position seiner Feuerwehrmänner im Einsatz lebensrettend und bietet damit eine zusätzliche Sicherheit für die Einsatzkraft. Das hier vorgestellte Multisensorsystem, allgemein als Inertialsystem bezeichnet, und das darauf angewendete Verfahren zur Positionsbestimmung wird in diesem Bericht vorgestellt und näher beschrieben. Die systematischen und zufälligen Messunsicherheitsbeiträge des Inertialsystems und deren Auswirkungen auf die Bestimmung der aktuellen Position und somit auf den resultierenden zurückgelegten Weg werden erörtert.
For the accuracy of inertial navigation systems for indoor localization it is important to get high quality sensor data of the multi-sensor system. This can be realized using high quality sensors or the developed 3D-self-calibration-method for low cost sensors. Based on the calibration procedure of the accelerometer (ACC) and the magnetic field sensor (MAG), the additional integration of the gyroscope (GYRO) leads to a reduction of the indoor positioning error. This improves both the approximation for the accelerometer, the magnetic field sensor and the gyroscope so that the standard deviation of a single sensor is minimized. There are errors in the whole system. To determine these error sources it is important to define the measurement uncertainty. In this paper it is presented that the measurement uncertainty can be reduced by the application of the developed 3D-self-calibration method.
Die lokalen Festigkeiten im Bereich einer Schweißverbindung sind maßgebend für deren Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Im Gegensatz zu anderen präparationsaufwendigen Methoden, z. B. die Untersuchung von Mikro-Zugproben, liefert die instrumentierte Eindringprüfung mit deutlich geringerem Aufwand Verläufe von Festigkeiten mit sehr guter Ortsauflösung. Im Rahmen dieser Arbeit werden wahre Spannungs-Dehnungskurven aus zyklischen Eindringversuchen mittels Auswertungen auf der Basis repräsentativer Spannungen und Dehnungen und auf der Basis neuronaler Netze an Punktschweißverbindungen aus hochfesten Stählen, jeweils im Bereich des Grundwerkstoffs und der Schweißlinse, bestimmt. Die Ergebnisse werden exemplarisch für einen Stahltyp mit Ergebnissen von Zugversuchen am Grundwerkstoff und am thermisch behandelten Werkstoff mit Schweißgut ähnlicher Struktur verglichen und diskutiert.
For spot-welded joints, the resistance to
mechanical stress depends on the local strength properties
and gradients in the weld area. The commonly used
methods for investigating the stress–strain behaviour across
the weld area are connected with a high level of sample
preparation and with considerable limitations in local resolution.
A promising method for determining locally
resolved stress–strain curves is the instrumented indentation
test in connection with the method of representative
stress and strain (RS) and the method of artificial neural
networks (NNs). The stress–strain properties of the weld
nugget and the base metal determined by these two methods
are compared and discussed, additionally in relation to
the stress–strain curves obtained from the tensile test. The
measured Vickers hardness across the weld area is compared
with the evaluated local stress–strain properties.
Three steels used in automobile manufacturing are investigated:
mild steel DC04 and two advanced high-strength
steels (TRIP steel HCT690T and martensitic steel HDT
1200M). The results of the two methods (RS and NN) show
good correspondence for the base metal area but some
significant differences for the weld nugget. Comparing the
data across the weld area, no evidence of the presence of
residual stress (which would influence the results) was
found.