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Anear-infrared (NIR) light-triggered release method for nitric oxide (NO) was developed utilizing core/shell NaYF4: Tm/Yb/Ca@NaGdF4:Nd/Yb up-conversion nanoparticles (UCNPs) bearing a mesoporous silica (mSiO2) shell loaded with theNOdonor S-nitroso-N-acetyl-DL-penicillamine (SNAP). To avoid overheating in biological samples, Nd3+ was chosen as a sensitizer, Yb3+ ions as the bridging sensitizer, andTm3+ ions as UV-emissive activator while co-doping with Ca2+ was done to enhance the luminescence of the activatorTm3+.NOrelease from SNAP was triggered by an NIR-UV up-conversion process, initiated by 808nmlight absorbed by the Nd3+ ions.NOrelease was confirmed by the Griess method. Under 808nmirradiation, the viability of the liver cancer cell line HepG2 significantly decreased with increasing UCNPs@mSiO2-SNAP concentration. For a UCNPs@mSiO2-SNAP concentration of 200 μgml−1, the cell survival probability was 47%. These results demonstrate that UCNPs@mSiO2-SNAP can induce the release of apoptosis-inducingNOby NIR irradiation.
A new “green” and mild synthesis of highly stable microcrystalline Cs2AgxNa1-xBiyIn1-yCl6 (CANBIC) perovskites under ambient conditions was developed that is scalable to the multi-gram production. Under UV illumination, the CANBIC perovskites emit intense broadband photoluminescence (PL) with a quantum yield (QY) of 92% observed for x = 0.35 and y = 0.01-0.02. The combination of strong UV absorbance and broadband visible emission, high PL QY, and long PL lifetimes of up to 1.4 μs, along with an outstanding stability makes these CANBICs a promising material class for many optical applications.
In the past few years, it has been discussed with increasing frequency, whether cube slip does occur in gamma' hardened nickel-base superalloys. Occurrence of cube slip has consequences for the modeling of orientation dependence of the CRSS. Until now, there are only few experimental investigations.
In principle, cube slip should be possible in primitive cubic lattices (e.g. L12 ordered gamma' phase) but not in face centered cubic ones (e.g. Ni solid solution). The most favourable specimen orientations are near [111], where the Schmid factors for this type of glide exceed those for octahedral systems.
There are two basic methods to detect cube slip: macroscopic slip trace analysis and Transmission electron microscopy (TEM) investigation of the dislocation structure. Few observations of cube slip by macroscopic slip traces are reported in the literature. But it is still uncertain under which test conditions cube slip occurs and what the dislocation mechanisms are. Cube slip was observed during tensile or compression tests of several first generation superalloys, but it seems not to occur during shear creep deformation (e.g. CMSX-4 at 980°C), and it is also lacking under conventional tensile or compression loading, if the gmma' particles are small. No observations were ever reported of dislocations gliding on {001} planes in matrix channels.
Методом рентгеноструктурного анализа в интервале температур 18—1150 °С определены температурные зависимости периодов кристаллических решеток γ- и γ'-фаз, их размерно-го несоответствия (мисфит) и объемной доли γ'-фазы экспериментального монокристал-лического жаропрочного никелевого сплава. Определены диапазоны температур, в которых происходят интенсивные изменения структурно-фазовых характеристик исследованного сплава.
Оперативная характеристика обнаружения как метод оценки достоверности неразрушающего контроля
(2021)
Оперативные характеристики обнаружения в течение многих лет успешно применяют-ся при оценке достоверности неразрушающего контроля. Основными проблемами для их использования, как и при применении любого из методов оценки достоверности, яв-ляются отсутствие информации о действительной дефектной ситуации и ограниченное количество дефектов в образцах объектов контроля. Дополнительной проблемой постро-ения оперативной характеристики обнаружения является отсутствие информации о раз-мерах дефектов и отсутствие универсального размера для различных типов дефектов.
В статье обобщён опыт построения оперативных характеристик по результатам ультра-звукового контроля.
A method of solving the thermo-fluid dynamics problem is presented, enabling the prediction of the shape and dimensions of the weld pool during keyhole laser welding of thick plates. It is shown that the rear weld pool boundary can be satisfactorily approximated by a set of superellipses (Lamé curves). The presence of a convex rear weld pool boundary in the mid-plane has been observed experimentally and reproduced numerically. It was shown that in this zone the concentration of liquating impurities increases and the local solidification temperature decreases, contributing to the susceptibility to hot cracking.
It is proposed to model the experimentally observed weld pool boundary with superellipses (Lamé curves) and to find the unknown parameters of the curves using optimization methods. It has been shown experimentally that during laser welding of austenitic stainless steel with a thickness of 2 mm at a speed of 20 mm/s, the rear weld pool part has a shape close to triangular which can be accurately approximated by a superellipse. Analytical dependences of the trajectory and growth rate of the crystal and its cross-sectional area on the geometry of the rear weld pool part are obtained.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКЕ СО СКВОЗНЫМ ПРОПЛАВЛЕНИЕМ
(2020)
Разработана модель физических процессов при сварке плавлением на основе концепции эквивалентных источников теплоты. Модель включает в себя две части: термогидродинамику сварочной ванны и теплопроводность свариваемого тела вне ванны. В задаче термогидродинамики учитываются температурные зависимости свойств материала, форма парогазового канала, термокапиллярная и естественная конвекция, фазовые превращения и другие физические явления.Приведено решение задачи термогидродинамики методом конечных элементов на примере сварки стальной пластины толщиной 15 мм со сквозным проплавлением лазерным лучом (по технологии "замочная скважина"). Показано, что термокапиллярная конвекция жидкого металла является основной причиной сложной выпукло-вогнутой формы границы ванны с увеличенными размерами в приповерхностных областях. Получено удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных размеров сварочной ванны.
Приведено аналитическое решение задачи теплопроводности после прекращения действия подвижного источника теплоты для различных комбинаций источника и свариваемого тела. Показано, что после выключения источника возможно дополнительное плавление основного металла за счет перегретого жидкого металла сварочной ванны. Например, при лазерной сварке со сквозным проплавлением стальной пластины толщиной 2 мм длина кратера шва может быт на 19% больше установившейся длины сварочной ванны. Установлено, что центр кратера, в котором заканчивается затвердевание жидкого металла, смещен в сторону хвостовой части кратера относительно оси теплового источника в момент прекращения его действия. Скорость и направление кристаллизации металла сварочной ванны и кратера различны.
The aim of the present study is to characterize emeralds from different mines of Brazil by using Synchrotron Radiation X-ray Fluorescence Microanalysis (µ-SRXRF). The advantage of this technique is that we can analyze a homogeneous, inclusion free area of the stone with the microbeam to distinguish the elemental fingerprint according to the provenance of the emerald. A total of 47 samples belonging to 5 different Brazilian mines were studied in this work and 28 elements were identified. By means of Principal Component Analysis (PCA) it is possible to build different groups according to the provenance of the stones, which allows to assign samples of unknown origin to the according mine.
Die immer komplexere Konstruktionsweise von Neubauten einerseits und die alternde Infrastruktur andererseits erfordern in manchen Fällen eine dauerhafte Überwachung, um besondere Einwirkungen und gegebenenfalls Schädigungen rechtzeitig und genau zu erkennen. Hierfür ist eine Vielzahl von Methoden und Sensoren verfügbar. Das Portfolio weist aber insbesondere bei der Detektion langsamer, räumlich begrenzter Veränderungen Lücken auf. Hierfür sind bisher sehr aufwändige Untersuchungen oder Installationen notwendig.
In der vorliegenden Arbeit werden Sensoren und zugehörige Auswertemethoden für die Ultraschalltransmission vorgestellt, die sich für die zerstörungsfreie, dauerhafte Überwachung von Beton eignen. Direkt oder nachträglich in Betonkonstruktionen eingebaut, ermöglichen sie eine nicht nur lokale, sondern größere Raumbereiche umfassende Dauerüberwachung von Änderungen der Materialeigenschaften.
Das Prinzip der Ultraschalltransmission und die verschiedenen Einflussparameter werden vorgestellt. Zu letzteren gehören neben der Belastung und Schädigung auch Umweltparameter wie Temperatur und Feuchte. Verschiedene Methoden zur Datenanalyse, wie z. B. die Codawelleninterferometrie, ermöglichen eine Detektion kleinster Veränderungen. Die in den Beton einzubettenden Ultraschallsensoren werden vorgestellt und ihr Einbau und Betrieb beschrieben. Als Beispiele für Anwendungen werden Frost-Tauwechsel-Experimente im Labor, die Detektion von lokalen Lasten im Technikumsmaßstab und der Einsatz an realen Brücken diskutiert. Die Sensoren sind zum Teil bereits seit mehreren Jahren in Probeobjekte eingebettet und liefern zuverlässig wertvolle Daten.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Monitoring of concrete constructions by embedded ultrasonic sensors:
Challenging new constructions and the ageing infrastructure are increasing the demand for permanent monitoring of loads and damages. Various methods and sensors are used for this purpose. But the technologies available today have difficulties in detecting slowly progressing locally confined damages. Extensive investigations or instrumentations are required so far for this purpose.
In this study we present new sensors and data processing methods for ultrasonic transmission, which can be used for non-destructive permanent monitoring of concrete. They can be mounted during construction or thereafter. Larger volumes can be monitored by a limited number of sensors for changes of material properties.
The principles of ultrasonic transmission and influencing factors are presented. This latter include load, damages as well as environmental parameters as temperature or moisture. Various methods for data processing, e. g. coda wave interferometry are introduced. They allow the detection of very small changes in the medium. The embedded sensors are shown including mounting and operation. Application examples so far include small scale laboratory freeze-thaw experiments, localizing loads in larger concrete models and monitoring load effects on real structures. Some sensors are operating already for several years.
Die B 1-Brücke am Altstädter Bahnhof war der wichtigste Verkehrsknotenpunkt in Brandenburg an der Havel. Im Dezember 2019 wurden die überführte Bundesstraße und die Straßenbahnlinie für den Verkehr gesperrt. Grund für die Sperrung war eine einsetzende Rissbildung in den Längsträgerstegen in Verbindung mit Hohlstellen, die letztlich auf gerissene Spanndrähte zurückgeführt werden. Um eine Sperrung der hoch frequentierten unterführten Verkehrswege zu verhindern, wurde ein umfangreiches Überwachungskonzept erforderlich. Wesentlicher Bestandteil dieses Konzepts war ein auf der Schallemissionsanalyse basierendes Monitoringsystem, mit dessen Hilfe Spanndrahtbrüche aufgezeichnet und lokalisiert werden konnten. Auf Grundlage der so gewonnenen Ergebnisse konnten Schwerpunkte für die Bauwerksprüfung abgeleitet werden. In diesem Bericht werden die gewonnenen Erkenntnisse zum messtechnisch erfassten Schadensfortschritt und den damit verbundenen visuell festgestellten Schäden beschrieben. Dabei werden die Besonderheit des verbauten konzentrierten Spannglieds (Spannblockverfahren nach TGL 173-33) und des Spannstahls in Bezug auf die Schadensbilder dargestellt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollten bei der Beurteilung anderer Bauwerke mit vergleichbarer Bauart berücksichtigt werden.
Eine Aufgabe des Fachbereichs 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ist es, die Sicherheit von Behältern zur Lagerung von radioaktivem Abfall mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung zu bewerten. Da solche Behälter vor der Entsorgung transportiert und gelagert werden, ist während dieser Zeit ein sicherer Einschluss des radioaktiven Inhalts von größter Bedeutung. Zur Abdichtung dieser Behälter sind Elastomer-O-Ringe weit verbreitet. Um für solche, wie auch für viele andere Anwendungen, eine Voraussage über die Lebensdauer dieser Komponenten treffen zu können, ist es unerlässlich zu verstehen, welchen Einfluss der durch Alterung hervorgerufene Abbau auf Dauer auf die Elastomerdichtungen hat. In einem Langzeittest wurden drei Kautschukarten (EPDM und FKM, die für die Anwendung relevant sind, und HNBR als Vergleich) über mehrere Jahre untersucht. Dabei wurden die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften (z. B. Härte und Bruchdehnung) bei vier verschiedenen Alterungstemperaturen (75 °C, 100 °C, 125 °C und 150 °C) sowie das Dichtungsverhalten betrachtet. Um den Einfluss von Vernetzung und Kettenspaltung auf die beobachteten Alterungseffekte zu bestimmen, wurden Messungen zur kontinuierlichen und intermittierenden Druckspannungsrelaxation durchgeführt. Dadurch konnten Erkenntnisse über Kinetik und Mechanismus der Abbaureaktionen
gewonnen werden. Zur Einschätzung des Dichtungsverhaltens wurden Durckverformungsrest und Leckagerate gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die O-Ringe unter statischen Bedingungen auch dann dicht halten, wenn die Werte für Druckverformungsrest, Druckspannungsrelaxation und mechanische Eigenschaften schon auf einen fortgeschrittenen Alterungsabbau hindeuten. Aus diesem Grund wurde ein modifizierter Dichtigkeitsversuch mit einer geringen und schnellen teilweisen Entlastung der Dichtung entwickelt, mit dessen Hilfe sich ein Lebensdauerkriterium bestimmen lässt, das eine Sicherheitsspanne für thermische Schrumpfung und Vibrationen beinhaltet.
Unterschiedliche Befeuchtungssysteme für Vitrinen, die die Ausstellungsobjekte bei definierter Luftfeuchtigkeit vor externen Einflüssen wie Staub bewahren sollen, wurden im Hinblick auf die Möglichkeit der potenziellen mikrobiologischen Kontamination untersucht. Ergänzend hierzu wurden Parameter wie pH-Wert und Leitfähigkeit des Wassers im Befeuchter untersucht und die mikrobiellen flüchtigen organischen Verbindungen (MVOC, microbial volatile organic compounds) in der Modellvitrine bestimmt. Die Leitfähigkeitsmessung kann als Indikator für den Verunreinigungsgrad des Wassers dienen, weil sie mit der mikrobiologischen Belastung korreliert. Weiterhin war eine mikrobiologische Belastung der Luft in der Modellvitrine auch bei relativ hoher Verunreinigung des Befeuchtungswassers nicht nachzuweisen.
Ein wesentliches Grundbedürfnis ist die Sicherheit, d. h. die Gewissheit, in einer sicheren Umgebung zu leben und zu arbeiten. Die existenzielle Sicherheit ist eine notwendige Voraussetzung zur Befriedigung aller weiteren notwendigen Bedürfnisse. Auch die Technik ist ohne Sicherheit nicht denkbar. Trotz aller Bemühungen kommt es aber immer wieder zu Unfällen, aus welchen Gründen auch immer. Eine Strategie, Unfälle zu verhindern bzw. deren Eintrittswahrscheinlichkeit zu minimieren ist es, zwischen einem Objekt mit einem hohen Gefährdungspotenzial und seiner Nachbarschaft, Barrieren zu errichten, z. B. durch eine schützende Isolierung, Sicherheitsabstände oder durch eine Erdüberdeckung. Die erdgedeckte Verlegung von Pipelines ist Stand der Technik. Über die Überdeckungshöhen scheint es jedoch verschiedene Auffassungen zu geben. Im folgenden Beitrag werden dazu einige Beispiele vorgestellt.
Die Prozesskontaminante Acrylamid steht im Verdacht krebserregend und erbgutverändernd zu sein, weshalb große Anstrengungen unternommen werden, um die Acrylamidgehalte in Lebensmitteln auf möglichst niedrige Werte zu reduzieren. Durch Anwendung des dynamischen Minimierungskonzepts konnte über die letzten Jahre in Deutschland eine deutliche Verringerung der mittleren täglichen Acrylamidaufnahme pro kg Körpergewicht erreicht werden, wobei die durch häusliche Zubereitung (Braten, Backen, Frittieren) entstehenden als auch die durch den Verzehr weiterer relevanter Lebensmittel wie Kakao und Kakaoerzeugnisse aufgenommenen Acrylamidmengen nicht oder nur marginal berücksichtigt werden.
Für die Ermittlung der Acrylamidbelastungen in Schokoladen unterschiedlicher Kakaogehalte sowie in reinem Kakaopulver wurden insgesamt 140 Proben aus deutschen Einzelhandelsmärkten untersucht. Die quantitative Bestimmung erfolgte unter Verwendung eines schnellen, kostengünstigen und validierten HPLC-MS/MS-basierten Analysenverfahrens in Kombination mit der Stabilisotopenverdünnungsanalyse (SIVA). In allen untersuchten Proben konnte Acrylamid nachgewiesen werden, wobei Gehalte im Bereich von 9,0-1747 µg kg-1 mit relativen Standardabweichungen zwischen 0,4 % und 10,8 % ermittelt wurden.
Die Feuerwiderstandsdauer von ungeschützten Stahlbauteilen lässt sich durch den Einsatz reaktiver Brandschutzsysteme (RBS) signifikant erhöhen. Durch den profilfolgenden Auftrag der Brandschutzbeschichtung und die hierfür erforderlichen geringen Trockenschichtdicken, welche in der Regel nur wenige Millimeter betragen, können neben den brandschutztechnischen Anforderungen auch die an die Stahlkonstruktion gestellten gestalterischen Ansprüche erfüllt werden. Kommt es zu einem Brand, schäumt das reaktive Brandschutzsystem auf und bildet eine thermische Schutzschicht um das Stahlbauteil aus. Dadurch wird die Erwärmung des Stahls verlangsamt und der Festigkeitsverlust infolge Temperatur wird verzögert. Die Verwendung von reaktiven Brandschutzsystemen auf Stahlbauteilen wird durch Zulassungen geregelt. In Bezug auf den durch die Zulassung geregelten Anwendungsbereich von reaktiven Brandschutzsystemen auf zugbeanspruchten Stahlbauteilen haben sich in den vergangenen Jahren verschiedene Änderungen ergeben. Der nachfolgende Beitrag gibt hierzu einen aktuellen Überblick und beschreibt die Hintergründe, welche zu den neuen Regelungen geführt haben. Ferner erfolgt in diesem Zusammenhang ein Ausblick auf noch zu untersuchende Fragestellungen, welche bisher noch nicht durch die Regelungen in den Zulassungen abgedeckt werden. Bei den nachfolgenden Ausführungen handelt es sich um einen Auszug des Beitrages für die 18. EIPOS-Sachverständigentage Brandschutz.
Derzeit erfolgt in mehreren Arbeitsgruppen unter Einbindung interessierter Kreise die Überarbeitung der 2001 erschienenen Richtlinie 'Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen' (Instandsetzungsrichtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e.V. (DAfStb). Hierüber wird in dem nachfolgenden Beitrag berichtet, um der Fachwelt frühzeitig darzustellen, in welche Richtung die Fortschreibung des Regelwerkes geplant ist.
Die geplante neue Richtlinie wird nach derzeitigem Beratungsstand eine deutliche inhaltliche Erweiterung erfahren. Daher wird sie in 'Richtlinie für die Instandhaltung von Betonbauteilen' (Instandhaltungsrichtlinie) umbenannt und wird Festlegungen zu der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Instandhaltung unter Berücksichtigung der Komponenten Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung in Anlehnung an DIN 31051 enthalten. Da diese umfassenderen Aufgaben deutlich präziser beschrieben werden, konkretisieren sich auch die Anforderungen an die erforderliche Qualifikation des sachkundigen Planers, der zukünftig verstärkt die 'Restnutzungsdauer' bei seiner Planung beachten und in entsprechende Maßnahmen umsetzen muss.
Mit den Ergänzungen und Änderungen wird die Richtlinie an die aktuellen Entwicklungen und Regelungen im Betonbau angepasst. Gleichzeitig gewinnt die Planungsleistung erheblich an Bedeutung. Für Instandsetzungsprodukte gemäß DIN EN 1504 werden, die Beseitigung derzeit noch enthaltener Unklarheiten und technischer Defizite auf europäischer Ebene vorausgesetzt, Verwendbarkeitsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen wird durch die Einführung von Überwachungsklassen mit zugehörigen Anforderungen an die durchzuführenden Prüfungen spezifiziert und damit konkretisiert.
Neue Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Retinahistologie, der Elektrophysiologie, der Farbmetrik, der Sehstoffchemie und der Physiologie und Pathologie des Farbensehens haben in neuerer Zeit eine Anzahl interessanter Vorstellungen über den Ablauf des Farbensehens sich entwickeln lassen. Wenn auch vielleicht keine dieser Anschauungen, die alle die Dreikomponententheorie als Basis nehmen und mehr oder weniger versuchen, auch die Gesichtspunkte der Gegenfarbentheorie einzubeziehen, die tatsächlichen Vorgänge in der Netzhaut in allen Einzelheiten wiederzugeben vermag, so sind es doch alles sehr aufschlußreiche Modellvorstellungen, die sicher an den wirklichen Ablauf der Prozesse nahe heranführen. Von diesem Standpunkt aus wird auch der praktische Augenarzt aus diesen Darstellungen Nutzen ziehen können.
Mit Hilfe des energiedispersiven Röntgenanalysators zum Rasterelektronenmikroskop wurden die Eindringtiefe und quantitative Verteilung von Kalium sowie Magnesium und Silicium in Nadelholz aus aufgestrichenem Kaliumhydrogenfluorid und Magnesiumfluorosilikat untersucht. Nach den Ergebnissen weist Fluor, entsprechend den früher entwickelten Vorstellungen über eine HF-Abgabe und -Diffusion in Dampfform, eine rund doppelt so tiefe Eindringung auf wie Kalium. Von dem Fluorosilikat aber dringen Fluor, Magnesium und Silicium offenbar ungefähr gleich tief in das Holz ein, ohne daß es zu einer die Eindringtiefe beeinflussenden Abgabe kommt.
Über die Anwendbarkeit radioaktiver Isotope in der Werkstoffprüfung - Versuche mit Iridium 192
(1951)
Ein wesentliches Ziel der deutschen Industriepolitik besteht darin, Rahmenbedingungen zu schaffen, welche die Positionierung nachhaltiger Produkte und Prozesse innerhalb globaler Wertschöpfungsketten ermöglichen und ökoeffiziente Fertigungsprozesse langfristig sichern. In diesem Beitrag werden aktuelle Forschungsarbeiten zur Bewertung der Umweltwirkungen der schweißtechnischen Fertigungskette anhand ausgewählter Schmelzschweißverfahren unter Berücksichtigung vor- sowie nachgelagerter Fertigungsschritte dargestellt. Eine weit verbreitete und standardisierte Methode zur Abschätzung der Umweltwirkungen eines Produkts oder Prozesses ist die Ökobilanzierung. Hierbei stellen die Sachbilanzierung, das heißt die Ermittlung sämtlicher relevanter Energie- und Ressourcenverbräuche
während der schweißtechnischen Fertigung, aufgrund des hohen Dokumentationsaufwands, sowie die Ableitung assoziierter Wirkkategorien das größte Hindernis für eine Etablierung und Akzeptanz der Ökobilanzierung in der Praxis dar. Gleichwohl wird seitens Unternehmen, welche als Zulieferer von OEM’s (engl.: original equipment manufacturer) agieren, die Dokumentation des fertigungsspezifischen CO2-Verbrauches gefordert.
Ein weiterer Aspekt der Arbeiten beinhaltet Methoden zur automatisierten Erfassung von schweißtechnischen Produktionsdaten sowie deren Nachverfolgbarkeit. Anhand unterschiedlicher Schweißverfahren werden die aus den Produktionsdaten abgeleiteten Energie- und Ressourcenverbräuche automatisiert in die relevanten Umweltwirkungen überführt. Die analysierten Schweißprozesse umfassen dabei ein breites für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) relevantes Spektrum. Durch die softwareseitige Bereitstellung der aufgestellten Umweltprofile ist der Anwender in der Lage, Schweißprozesse unter ökologischen Aspekten zu bewerten und die effizienteste Variante zu identifizieren.
The Stolt Rotterdam tanker ship, filled with nitric acid, was unloading at the Krefeld-Uerdingen terminal on the Rhine River in November 2001. Nitric acid ran out of the stainless steel tanks into the ship's hull and damaged the structural steel. The ship then caught fire and sank at the terminal. Large quantities of nitrogen oxides were emitted, which drifted towards a residential area. Additionally, a mixture of acid and water was introduced into the Rhine River. The area became hazardous to people and the natural environment; however, the imminent danger for the residents and the environment was reduced because of the protective measures against pollution and the good teamwork between local authorities, fire brigades and the Bayer AG company. The acid was drained off of the ship using a controlled discharge of the acid into the river. Through the use of this measure, the ship was salvaged, limiting the pollution to the area and removing the health hazards to the people and the environment. After the ship was salvaged, the river police, along with assistance from the BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, impounded the ship and selected corroded parts for further examination. Some of these components have been examined in detail by the BAM. These material investigations contributed to the elucidation of the origin of the leak in the floor panel. The cause of damage was deemed to be a result of a construction flaw at the enamelled valve on the load and discharge pipes.
The results from the comparative corrosion testing using the original structural steel and 60% acid revealed that the valves began to leak at least 8 h prior to the incident at the terminal.
This study presents the synthesis and characterization of zwitterionic core–shell hybrid nanoparticles consisting of a core of iron oxide multicore nanoparticles (MCNPs, γ-Fe2O3) and a shell of sultonated poly(2-vinylpyridine-grad-acrylic acid) copolymers. The gradient copolymers are prepared by reversible addition fragmentation chain transfer polymerization of 2-vinylpyridine (2VP), followed by the addition of tert-butyl acrylate and subsequent hydrolysis. Grafting of P(2VP-grad-AA) onto MCNP results in P(2VP-grad-AA)@MCNP, followed by quaternization using 1,3-propanesultone-leading to P(2VPS-grad-AA)@MCNP with a zwitterionic shell. The resulting particles are characterized by transmission electron microscopy, dynamic light scattering, and thermogravimetric analysis measurements, showing particle diameters of ≈70–90 nm and an overall content of the copolymer shell of ≈10%. Turbidity measurements indicate increased stability toward secondary aggregation after coating if compared to the pristine MCNP and additional cytotoxicity tests do not reveal any significant influence on cell viability.
Zweierlei Recht
(2013)
In zwei Fällen führten missglückte Schulversuche unter Verwendung von entzündbaren Flüssigkeiten zu Verletzungen von Schülern und Lehrern mit teilweise erheblichen Verbrennungen. Dieser Aufsatz erläutert die gerichtlichen Verfahren gegen die beiden verantwortlichen Lehrer und diskutiert die relevanten, aber in den Verfahren nicht benannten gefahrstoffrechtlichen Regelungen und Anforderungen des DGUV-Regelwerks.
"Die effiziente Verwendung von Messergebnissen bei der Nachrechnung und von Ergebnissen aus zerstörungsfreien Prüfungen im Speziellen setzt voraus, dass die Relevanz der messbaren Informationen beziffert, die Qualität der gemessenen Information berechnet und die Anforderungen an die Genauigkeit der Inspektionen aus der statischen Berechnung abgeleitet werden können. Der Vergleich der Anforderungen an eine zu messende Information mit der Qualität der gemessenen Information wird in diesem Aufsatz als Validierung eines Messverfahrens aufgefasst. Es wird gezeigt, wie zerstörungsfreie Prüfverfahren für die Nachrechnung validiert werden können. Die Methodik wird anhand einer mit der Ultraschallecho- und Impulsradarmethode untersuchten Spannbetonbrücke demonstriert."
Vergleichende morphologische Untersuchungen an Stacheln ausgewählter Hautflügler (Insektenordnung Hymenoptera) zeigen die Entwicklung des Stechapparates vom Organ für die Eiablage über die Funktion als Waffe für den Beuteerwerb zum Verteidigungsapparat (Vespidae, Apidae). In dieser Entwicklung verändern sowohl die Stachelrinne als auch beide Stechborsten ihre Form; die Anzahl der Widerhaken und ihre Form sind arttypisch, sie wandeln sich von raspelartigen Kanten zu spitzen, rückwarts gebogenen Haken, die den Stachel in der Einstichstelle verankern. Bei den Vespinae bewirken die muskulöse Giftblase und Muskulatur innerhalb der Stachelrinne das Auspressen des Giftsekrets, während bei den anderen Aculeaten taschenartige Erweiterungen der Stechborsten innerhalb der Stachelrinne das Gift zur Stachelspitze hin schöpfen. Stachelrinne und Stechborsten sind mit Sinnesorganen bestückt, die zum Teil dem campaniformen Typ entsprechen, an der Stachelspitze aber mehrere Sinneszellen enthalten und eher dem Typ „X“ entsprechen.
Am Beispiel der Hornisse (Vespa crabro) als größtem staatenbildenden Insekt wird die bei einem Stich abgegebene Giftmenge untersucht (durchschnittlich ca. 0,5 mg/Stich); die Wirkungen von Hornissenstichen im Tierversuch werden beschrieben (bei Mäusen beträgt die letale Toxindosis ca. 90 mg/kg Körpergewicht) und mit den Ergebnissen aus allergologischen Untersuchungen am Menschen vergleichend diskutiert. Anders als Honigbienen und (in seltenen Fällen) auch Wespen bilden Hornissen keine Kolonien mit genügend vielen Individuen, um im Verteidigungsfall einem gesunden Menschen eine lebensgefährliche Toxindosis verabreichen zu können. Die bekannt gewordenen Todesfälle nach Hornissenstichen sind auf allergische Reaktionen der gestochenen Personen zurückzuführen, da weder die Stachellänge noch die abgegebene Giftmenge ausreichen, um den Insektenstich als eigentliche Todesursache anzusehen.
Im Laufe der Evolution haben Wespen (Vespinae) und Honigbienen (Apis) unterschiedliche Strategien entwickelt, um sich durch Stiche zu verteidigen: Während Wespen ihren Stachel nach dem Stich wieder herausziehen und mehrmals hintereinander zustechen können, um so eine möglichst große Giftmenge zu verabreichen, bleibt der Stechapparat von „Arbeiterinnen“ der Honigbienen im „Opfer“ hängen, reißt aus dem Bienenkörper heraus (Autotomie) und pumpt selbsttätig die gesamte Giftmenge in die Einstichstelle. Dieser Unterschied im Stechvorgang beruht auf einer verschiedenartigen Ausbildung der Muskulatur bei Wespen und Bienen und nicht, wie oft angenommen, auf unterschiedlich großen Widerhaken am Stachel dieser Hautflügler.
Im Gegensatz zu den zulassungspflichtigen Versandstücken für die gemäß der gefahrgutrechtlichen Regelwerksanforderungen eine behördlich ausgestellte Zulassung erforderlich ist, ist für die prüfpflichtigen Versandstücke lediglich eine behördliche Anerkennung und Überwachung des Managementsystems für die Auslegung, Herstellung, Prüfung, Dokumentation, den Gebrauch, die Wartung und Inspektion erforderlich.
In der Bundesrepublik Deutschland ist gemäß den Festlegungen in der Gefahrgutverordnung Straße, Eisenbahn und Binnenschifffahrt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zuständig für die Anerkennung und Überwachung von Managementsystemen.
Die diskrete Stützung der Schiene auf Schwellen in regelmäßigem Abstand ergibt für den fahrenden Zug eine Parametererregung. Die Berechnung der parametererregten Schwingungen und der zugehörigen dynamischen Radlasten erfordert die Analyse des Gesamtsystems Fahrzeug-Fahrweg-Untergrund. Es wird eine Substrukturmethode vorgestellt, bei der Fahrzeug, Fahrweg und Untergrund jeweils mit geeigneten Methoden (Mehrkörperdynamik, Finite Elemente, Randelemente) berechnet werden. Das Verfahren wird auf eine Situation angewandt, die auch mehrfach experimentell untersucht wurde, die Hochgeschwindigkeitsversuchsfahrten des Intercity Experimental (ICE) auf der Neubaustrecke bei Würzburg. Es werden die Ergebnisse der Teilsysteme und des Gesamtsystems und schließlich die dynamische Radlast für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten dargestellt. Die dynamische Radlast nimmt bei Steigerung der Fahrgeschwindigkeit bis 200 km/h zu, bleibt bei höheren Fahrgeschwindigkeiten jedoch ungefähr konstant. Eine ähnliche Tendenz wird bei den Erschütterungen in der Umgebung bemerkt. Mit den berechneten Radlasten werden die ICE-Vorbeifahrten sehr detailliert simuliert und die berechneten Erschütterungen mit den gemessenen verglichen. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung, so daß der wichtige Fahrgeschwindigkeitseffekt als theoretisch und experimentell abgesichert angesehen werden kann.
Die ständige Verfügbarkeit von Energieträgern ist ein wesentlicher Stabilitätsfaktor der modernen Industriegesellschaft. Stehen diese infolge technischer Schäden oder Naturkatastrophen temporär nicht zur Verfügung, können Versorgungsengpässe, Produktionsausfälle und andere Defizite auftreten, die ggf. unkalkulierbareReaktionen nach sich ziehen. Schäden technischer Systeme kündigen sich jedoch in vielen Fällen an und können durch rechtzeitiges Eingreifen vermieden werden. Aus diesem Grund kommt der vorbeugenden Instandhaltung eine große Bedeutung zu, d. h. einzelne Komponenten werden ersetzt, auch wenn diese noch funktionsfähig sind. Durch Erfahrungswissen kann der Ausfall prognostiziert werden und die Verfügbarkeiteiner Anlage oder eines Fahrzeugs erhöht werden. So können Produktionsausfälle und mögliche Versorgungsengpässe vermieden werden und man ist 'vor Überraschungen gefeit.' Durch vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen kann eine Erhöhung der Lebensdauer des Gesamtsystems bewirkt werden. Der Beitrag geht der Frage nach, wie z. B. die Lebensdauer von Erdgaspipelines zu bewerten ist.
Der Begriff 'Risiko' erzeugt selten positive Emotionen. Risiken mögen wir eigentlich nicht, denn sie können manchmal existenzgefährdend sein. Deshalb möchten wir Risiken so früh wie möglich entdecken. Das rechtzeitige Erkennen riskanter Entwicklungen und Zustände, so die Theorie, ermöglicht es, die 'Stellschrauben' für die Konsequenz und die Eintrittswahrscheinlichkeit, d. h. den beiden Faktoren der Risikoformel, so weit zurückzudrehen, bis uns das verbleibende Restrisiko akzeptabel erscheint. Es besteht aber der begründete Verdacht, dass es manchmal sehr schwierig ist, risikoträchtigen Entwicklungen rechtzeitig entgegen zu wirken, zumal sich Fehlerquellen oft nicht sofort zeigen. Es könnte aber auch sein, dass die Ursachenforschung – aufgrund wirtschaftlicher Erwägungen – nicht konsequent genug betrieben wird. So kann es passieren, dass einzelne Schadensereignisse als unerheblich bewertet werden und kostenintensive Nachbesserungen entbehrlich erscheinen. Der folgende Beitrag beschreibt einige Beispiele zu diesem Thema und versucht eine Antwort darauf zu finden, warum die Früherkennung technischer Risiken bislang so wenig erfolgreich war.
Ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung von natürlichen und zivilisatorischen Gefahren ist deren Bekanntheitsgrad. Bekannte Gefahren werden anders eingeschätzt als solche, über die keine Erfahrungen vorliegen, bzw. die so selten auftreten, dass man mit ihnen nicht konfrontiert wird. Oftmals werden Gefahren aber auch bewusst verdrängt, etwa dann, wenn das Verlustrisiko als gering und der persönliche Nutzen als hoch eingeschätzt wird. Ein derartiges Verhalten kann jedoch zu gesellschaftlichen Problemen führen, z. B. dann, wenn die Gefahrenverdrängung das öffentliche Leben beeinflusst. Es muss daher darauf geachtet werden, dass eine bestimmte Schwelle, ein akzeptables Risiko, nicht überschritten wird. Die Frage, die sich in diesem Zusammenhang stellt ist die, ob es überhaupt sinnvoll ist, einen Risikogrenzwert festzulegen oder ob es nicht praktischer wäre, Risikobereiche, für die spezielle Handlungsoptionen vereinbart werden können, ausfindig zu machen.
Bewehrungsgitter aus Kunststoff, die zum Schutz vor hangparallelem Gleiten auf langen und steilen Böschungen eingebaut werden, müssen sicher verankert werden. Für den Entwurf und die Berechnung der Verankerung sind bestimmte Regeln gebräuchlich. An Hand von Modellen für die Wechselwirkung zwischen Füllboden und Bewehrungsgitter wird diskutiert, welche physikalischen Annahmen und Vereinfachungen in diese Bemessungsregeln eingehen. Dabei wird gezeigt, dass das bisher benutzte Bemessungskonzept ohne Einschränkung nur auf eine spezielle Klasse von Bewehrungsgittern anwendbar ist, deren Herausziehwiderstand überwiegend von Effekten der 'Oberflächenreibung' zwischen Bodenpartikeln und Längselementen des Gitters bedingt ist ('Reibungsgitter'). Für die Bemessung muss hier der Verbundbeiwert dieser reinen Oberflächenreibung verwendet werden. Bei Bewehrungsgittern, wo ein Erddruck, der sich vor den Querelementen des Gitters aufbaut, maßgeblich zum Herausziehwiderstand beiträgt, ist die Festigkeit der Verbindungsstellen zwischen Längs- und Querelementen von entscheidender Bedeutung für eine sichere Verankerung ('Erddruckgitter'). Die Zusammenhänge zwischen mechanischem Verhalten der Verbindungsstellen, Dehnbarkeit der Längselemente, Oberflächenreibung und maximaler Herausziehkraft werden beispielhaft aufgezeigt. Die Festlegung eines Bemessungswiderstands der Verbindungsstellen, der grundsätzlich nicht überschritten werden darf, erfordert eine Modifikation des Bemessungskonzepts. Zwei Fälle können unterschieden werden: Bei Böden mit hinreichend geringer innerer Reibung und geringer Auflast, wo der maximal mobilisierbare Erdwiderstand die zulässige Festigkeit der Verbindungsstelle nicht übersteigen kann, können die Bemessungsregeln noch angewendet werden. In allen anderen Fällen nicht mehr: Der Bemessungswiderstand der Verbindungsstelle setzt nämlich der möglichen aktivierbaren Verankerungslänge eine obere Grenze. Es können dann auch nur Zugkräfte bis zu einer bestimmten Stärke verankert werden, völlig unabhängig davon, wie groß die Zugfestigkeit des Bewehrungsgitters ist. Nur bei Beachtung dieser Grenzen ist eine langfristig sichere Verankerung möglich.
Zur Alterung von Smalten - Materialuntersuchungen bei der Restaurierung eines Gründerzeit-Mosaiks
(2001)
Das Mosaik "Muse der Kunst" war in Berlin-Mitte mehrere Jahrzehnte hinter einer Vermauerung verborgen, bevor es nun wiederentdeckt und restauriert wurde. Die Smalten zeigten zum Teil Risse, Verkrustungen und Farbveränderungen in Folge von Alterungsprozessen der historischen Materialien. Einzelne Deckgläser von Goldsmalten waren abgesprengt.
In der vorliegenden Note beginnen wir mit der Untersuchung eines partiellen Differentialoperators vierter Ordnung, der in der Mechanik bei der Behandlung von rechteckigen, isotropen, schubbeanspruchten Platten eine Rolle spielt. Zunächst soll bewiesen werden, daß der genannte Operator in einem Hilbertschen Raume L2 nach unten halbbeschränkt ist. Später gedenken wir Betrachtungen über Fortsetzbarkeit und Darstellbarkeit durch Kernmatrizen anzustellen.
Der Unterausschuss „Geführte Wellen“ im Fachausschuss „Zustandsüberwachung“ der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) hat in einer Online-Umfrage den aktuellen Stand des Einsatzes geführter Ultraschallwellen für die zerstörungsfreie Prüfung und die Strukturüberwachung (structural health monitoring) ermittelt. Es wurden deutsche und internationale Firmen und Forschungseinrichtungen befragt und mehr als 400 beantwortete Fragebögen ausgewertet.
Die Umfrageergebnisse zeigen deutlich, welche Vorteile geführte Wellen bringen, aber auch welche Probleme zu bewältigen sind, um einen breiteren Einsatz der Verfahren zu ermöglichen. Aus den Ergebnissen werden Schlussfolgerungen für die weitere Ausrichtung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten aber auch von Aktivitäten zur Normung und zur Bewertung der Zuverlässigkeit der Prüfverfahren abgeleitet
Der Chloridgehalt, ab dem bei der Bewehrung im Beton mit Korrosion gerechnet werden muss, wird als kritischer Chloridgehalt bezeichnet. Die Höhe dieses kritischen Chloridgehaltes bestimmt in hohem Maße den Instandsetzungsumfang und damit die Instandsetzungskosten. Zahlreiche Labor- und Bauwerksuntersuchungen belegen, dass dieser kritische Chloridgehalt von einer Vielzahl von Parametern abhängt und deswegen kein fester Wert sein kann. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, über Betrachtung von Korrosions- bzw. Depassivierungswahrscheinlichkeiten einen unteren kritischen Chloridgehalt zu bestimmen, bei dem bei gegebenen Randbedingungen nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit (z. B. 5%-Fraktilwert) Korrosion von Stahl in Beton zu erwarten ist. Die Auswertung von zahlreichen Untersuchungen zeigt, dass der Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes von 0, 5 M.-% bezogen auf den Zementgehalt bei Einhaltung bestimmter Randbedingungen mit einer hinreichend geringen Korrosionswahrscheinlichkeit korreliert und somit auch in Übereinstimmung mit der Richtlinie 'Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen' des DAfStb als unterer kritischer Chloridgehalt unter Praxisbedingungen anzusetzen ist.
Deutschland befindet sich, energiewirtschaftlich gesehen, in einer exzellenten geografischen Lage. Das Land ist umgeben von rohstoffreichen Erdgaslieferanten, z. B. Norwegen und Russland. Pipelines gelten dabei für den Energieträgerimport als einfache und technisch gut beherrschbare Transporttechnologie. Über die Pipelinenetze der Nordseeanrainer Niederlande und Belgien sind auch Gasimporte aus Asien und Nordamerika kein Problem. Durch diese Diversifizierung können die Risiken der Versorgungssicherheit minimiert werden. Aber nicht alle Regionen können mit Pipelines erreicht werden. Der Straßentransport von Flüssiggasen (LPG) und verflüssigtem Erdgas (LNG) wird deshalb immer notwendig sein. Die Risiken des Transports von druckverflüssigten Gasen, z. B. infolge eines Verkehrsunfalls, sind weitgehend bekannt. Wie diese hinsichtlich verflüssigtem Erdgas einzuschätzen sind, wird nachfolgend beleuchtet.