Although being a very promising area of concrete technology, computational modeling of fresh concrete flow is a comprehensive and time consuming task. The complexity and required computation time are additionally increased when simulating casting of heavily reinforced sections, where each single reinforcement bar has to be modeled. In order to improve the computation speed and to get closer to a practical tool for simulation of casting processes, an innovative approach to model reinforced sections is proposed here. The basic idea of this approach is to treat the reinforcement zone as a porous medium in which a concrete is propagating. In the present paper, the numerical implementation of this concept is described. A methodology allowing for the computation of the equivalent permeability of the steel bars network is suggested. Finally, this numerical technique efficiency is evaluated by a comparison with experimental results of model fluids casting in model formworks.
Automotive braking is based on dry friction between fixed pads and a rotating disc. Besides macroscopic thermo-physical properties, the development of topographic features on the mesoscopic scale and the nanostructure of the third body formed by wear processes, determine brake performance properties. Whereas modelling on the atomistic scale is suitable to understand mechanisms leading to nanocrystalline surface films, the properties of such films can be assessed best with a model based on movable cellular automata (MCA). It turned out that the presence of at least 10% of soft nanoinclusions is most essential in respect to smooth sliding conditions. It made no major difference whether graphite or copper particles were assumed as soft nanoinclusions. The third body material is not only the stuff which spreads over contact areas, but it also contributes to contact size by wear particle compaction and formation of secondary contact areas. The evolution of contact size is the major feature of mesoscopic modelling and thus it is capable to model and explain dynamic changes of the coefficient of friction (COF) during certain brake operations. Although it is still ambiguous in many cases which feature has the major impact on friction behaviour, the following conclusions can be drawn. The reinforcing ingredients of the pad material serve as primary contact sites and thus define the starting condition for mesoscopic simulations. A certain amount of wear is necessary to provide a third body which is capable to form secondary contact sites and friction layers screening the first body materials. The composition and nanostructure of the third body is important as well, because it determines the friction level and is responsible for smooth sliding conditions.
The selective emitter is a well-known technology for producing highly doped areas under the metallization grid to improve the solar cell performance. In this work, the influence of laser irradiation on phosphoric acid coated multicrystalline silicon PV-wafers on the wafer surface structure, the phosphorous depth distribution and the electrical contact resistance within the laser treated area as well as the electrical series resistance of laserprocessed solar cells was evaluated. Different laser processing settings were tested including pulsed and continuous wave (cw) laser sources (515 nm, 532 nm, 1064 nm wavelength). Complementary numerical simulations using the finite element method (FEM) were conducted to explain the impact of the laser parameters on the melting behavior (melt duration and geometry). It was found that the melt duration is a key parameter for a successful laser Doping process. Our simulations at a laser wavelengths of 515 nm reveal that low-repetition rate (<500 kHz) laser pulses of 300 ns duration generate a melt duration of ~0.35 µs, whereas upon scanning cw-laser radiation at 532 nm prolongates the melt duration by at least one order of magnitude. Experimentally, the widely used ns-laser pulses did not lead to satisfying laser irradiation results. In contrast, cw-laser radiation and scan velocities of less than 2 m/s led to suitable laser doping featuring low electrical resistances in the laser treated areas.
Für Polypropylen unterschiedlicher Stabilisierung wurden in künstlichen Bestrahlungstests sowohl die spektrale Empfindlichkeit als auch die Temperaturabhängigkeit der Rissbildung quantitativ ermittelt. Dafür wurde die Dauer bis zur Rissbildung sowohl bei spektraler Bestrahlung als auch bei Bestrahlung in einem UV-Leuchtstofflampengerät bei verschiedenen Temperaturen bestimmt.
Die Temperaturabhängigkeit konnte als Arrhenius-Abhängigkeit beschrieben werden; das Wirkungsspektrum wurde an eine Stufenfunktion angepasst. Anschließend wurde auch noch der Einfluss des Stabilisatorgehalts als Potenzfit parametrisiert. Die Einzelabhängigkeiten wurden zu einer Gesamtfunktion der Wirkungen in Abhängigkeit der Dosis zusammengesetzt, die es ermöglicht die Wirkungen unterschiedlicher Dosiskombinationen abzuschätzen.
Zur Validierung der Dosis-Wirkungsfunktionen wurden Freibewitterungsergebnisse aus Phoenix/Arizona herangezogen. Mit der Dosis, die sich aus den Wetterdaten dieser Freibewitterung ergibt, wurden anhand der Dosis-Wirkungs-Funktionen die jeweiligen Lebensdauern errechnet und mit dem experimentell bestimmten Versagen in der Freibewitterung verglichen.
Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des ViPQuali-Projektes mit dem Ziel der Bestimmung der Materialkenngrößen.
Determining scatter ratios at high energies (> ~ 1MeV) presents challenges not immediately obvious from measurements at conventional X-ray energies. This includes reduced attenuation even in heavy elements as well as a stronger forward bias of scattering. In order to check the reliability of different measurement setups with regard to material thicknesses, distances, and collimation, attenuation and scattering were separately simulated using a Monte Carlo model. The simulation results help in understanding the sources of radiation scattered into the detection area, thereby aiding in eliminating undesired contributions.
Basierend auf Fallversuchen mit Transportbehältern für radioaktive Stoffe sowie auf einem Versuchsprogramm mit Holzproben wurden die Energieabsorptionsmechanismen identifiziert und ein Modell für das Verhalten von Fichtenholz bei axialer Belastung entwickelt. Das Modell zieht für die Kompression von Holz die seitliche Dehnungsbehinderung – im kontinuumsmechanischen Zusammenhang wäre das die Mehrachsigkeit des Spannungszustandes im Kontinuum – in Betracht. Die Energie, die vom Holz absorbiert werden kann, ist umso größer, je größer die seitliche Dehnungsbehinderung ist.
Für die Modellierung mit Finite Elemente Methoden wurden verschiedene Modellierungsstrategien untersucht, keine der vorgeschlagenen Modellierungsstrategien war in der Lage, dass Verhalten von Holz bei Druckbeanspruchung und großen Deformationen inkl. der Entfestigung zu modellieren. Bei Verwendung einer entfestigenden Fließkurve zeigt das Modell ausgeprägte Netzabhängigkeiten und numerischen Instabilitäten.
Für die Modellierung der Entfestigung mit Hilfe einer von der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes gesteuerten Fließflächenevolution ist kein geeignetes Materialmodell vorhanden.
Anhand der Simulation eines Fallversuchs mit einem Behälterkörper und stoßdämpfenden Bauteilen im Maßstab 1:2 wurde gezeigt, dass zwar eine vollständige Modellierung des Stoßdämpferverhaltens inkl. Entfestigung nicht möglich war, aber das Stoßdämpferverhalten mit einer nicht-entfestigenden Fließkurve sinnvoll modelliert werden konnte. Eine Verifikation des Modellierungsansatzes am real zu modellierenden Bauteil ist zwingend erforderlich. Wenn signifikante Änderungen zwischen Verifikations- und Simulationsobjekt auftreten, ist die Zuverlässigkeit der Rechenergebnis als gering zu bewerten. Nur wenn die auftretenden Kompressionsmechanismen durch eine Analyse des Stoßdämpferholzes bestimmt werden können, ist eine zuverlässige Ermittlung von Stoßdämpferkräften- und verformungen möglich.