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In diesem Vortrag werden die aktuellen Techniken für die angewandte mechanisierte Schienenprüfung dargestellt und Perspektiven für die Zukunft der handgeführten und fahrzeuggeführten Prüftechnik aufgezeigt. Insbesondere wird hier die bildhafte Darstellung, der zusätzliche Nutzen von Arraysensoren sowie die Möglichkeiten der Simulation von Schienenfehlern vorgestellt.
Combination of model reduction and adaptive subset simulation for structural reliability problems
(2019)
A safe and robust design is a key criterion when building a structure or a component. Ensuring this criterion can either be performed by fullfilling prescribed safety margins, or by using a full probabilistic approach with a computation of the failure probability. The latter approach is particularly well suited for complex Problems with an interaction of different physical penomena that can be described in a numerical model. The bottleneck in this approach is the computational effort. Sampling methods such as Markov chain Monte Carlo methods are often used to evaluate the system reliability. Due to small failure probabilities (e.g. 10^6) and complex physical models with already and extensive computational effort for a single set of parameters, these methods a prohibitively expensive. The focus of this contribution is to demonstrate the advantages of combining model reduction techniques within the concept a variance reducing adaptive sampling procedures. In the developed method, a modification of the adaptive subset simulation based on Papaioannou et al. 2015 is used and coupled with a limit state function based on Proper Generalized Decomposition (PGD) (Chinesta et al. 2011). In the subset simulation the failure probability is expressed as a product of larger conditional failure probabilities. The intermediate failure events are chosen as a decreasing sequence. Instead of solving each conditional probability with a Markov chain approach, an importance sampling approach is used. It is be shown that the accuracy of the estimation depends mainly on the number of samples in the last sub-problem. For model reduction, the PGD approach is used to solve the structural problem a priori for a given Parameter space (physical space plus all random parameters). The PGD approach results in an approximation of the problem output within a prescribed range of all input Parameters (load factor, material properties, ..). The approximation of the solution by a separated form allows an evaluation of the limit state function within the sampling algorithm with almost no cost. This coupled PGD – adaptive subset Simulation approach is used to estimate the failure probability of examples with different complexity. The convergence, the error propagation as well as the reduction in computational time is discussed.
Introduction of numerical methods to simulate damage accumulations of composite pressure vessel
(2019)
The development of hydrogen as a reliable energy sector is strongly connected to the performance and the level of safety of hydrogen storage system. Composite damage due to static, fatigue loading and ageing effect is a progressive process. The common failure modes of composite pressure vessels are majorly fibre break, then interface debonding, matrix cracking and delamination. The damages occur subsequently or even simultaneously, failure modes may interactive each other. These attributes make the composite fatigue more complex and difficult. The presentation here is to show how the numerical methods being developed to match this challenge, particularly the numerical model of composite pressure vessel developed by FibreMod research project is introduced. The potential role of numerical simulation in the certification process and the outlook for the further trend is also discussed.
Rail inspection performed by ultrasonic rail inspection trains is a complex and challenging process. A large number of variables and parameters given by the environment, the track and the testing-system have an influence on the overall performance of the inspection and the inspection result. Typically the parameter vary in a combination depending on the track condition.
To evaluate the individual influence of each relevant variable, simulation tools can be used. Therefore the entire inspection process has to be transferred into a model using combined modelling techniques.
The goal of this work is to model an instrumented ultrasonic test run with a rail inspection train with the parameters varied by a script over a virtually driven distance.
Bei der mechanisierten Prüfung von verlegten Eisenbahnschienen mit Schienenprüfzügen werden große Prüfdatenmengen mit einer komplexen Prüfkopfanordnung in kurzer Zeit bei hohen Prüfgeschwindigkeiten aufgenommen. Der Typ und der Zustand des Gleises kann während der Prüfung in schnellem Wechsel streckenabhängig variieren, z.B. unterschiedliche Schienentypen oder Abnutzung sowie beim Durchfahren von Weichenstraßen. Der logistische Aufwand diese Prüfung insgesamt durchzuführen ist dabei sehr hoch und eine Wiederholung der Prüfung in einem kurzen Zeitintervall nicht möglich.
Es werden während der Prüfdatenaufnahme bereits Datenreduktionsverfahren, Rekonstruktionsverfahren und Online-Parametervariationen eingesetzt, um die Ergebnisdaten zum einen in Ihrer Menge zu begrenzen zum anderen auf die lokalen Geometrie- und Zustandsänderungen des Prüfobjektes Schiene zu reagieren.
Im Regelwerk EN 16729-1 „Zerstörungsfreie Prüfung an Schienen im Gleis -Teil 1: Anforderungen an Ultraschallprüfungen und Bewertungsgrundlagen“ werden Bezugsreflektoren definiert, um die Leistung automatisierter Ultraschallsysteme für die Schienenprüfung zu verifizieren.
Um die Einflüsse der komplexen Randbedingungen der mechanisierten Schienenprüfung auf das Prüfergebnis evaluieren zu können, wurde ein Softwarewerkzeug erarbeitet, mit dem eine Prüffahrt auf einer Schiene simuliert werden kann. Basierend auf der Datenaufnahme mit dem Glassy-Rail-Diagramm können alle relevanten Prüfparameter und Artefakte in Schienen sowie Störeinflüsse bei der Simulation berücksichtigt werden.
Simulational tools are applied to investigate the physical properties of nanoparticles.
For the description of radioactive gold nanoparticles, particles scattering simulations are performed with the Geant4 monte carlo simulation toolkit.
The temperature dependent behaviour of the magnetization dynamics of different magnetic nanoparticles are simulated with the object oriented micormagnetic framework (OOMMF).
Virtual CT acquisition and reconstruction of complex and noisy scanning trajectories in aRTist
(2019)
In modern CT imaging, simulation has become an important tool to minimize cost- and time-intensive measurements. It is increasingly used to optimize techniques for complex applications, to support the preparation of written procedures, and for educational purposes. We extended the CT simulation software ‘aRTist’ with a module to set-up arbitrary trajectories including disturbing influences during the scan. Moreover, such geometric deviations can be compensated by the internal reconstruction tool.