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Organisationseinheit der BAM
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (2)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (2)
- 7 Bauwerkssicherheit (2)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (2)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (2)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
- 1.2 Biophotonik (1)
- 4 Material und Umwelt (1)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (1)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (1)
Computer simulation of radiography can be used for different purposes in NDT, such as qualification of NDT systems, optimization of radiographic parameters, feasibility analysis, model-based data interpretation, and training of NDT/NDE personnel. BAM has been working on modeling in the field of radiographic testing for many years. With the gathered theoretical background and the familiarity with practical requirements of industrial application the simulation software aRTist has been developed. This analytical simulator includes a description of the radiation source, the interaction of radiation with test pieces and flaws, and the detection process with special focus on film and digital industrial radiology. It features high processing speed with nearinteractive frame rates and a high level of realism. Here we focus on the recent developments of the simulator, notably the release of aRTist version 2. Extended functionality regarding automated virtual computed tomography now allows for arbitrary scan paths. Another program extension supports reliability investigations and provides a user interface for planning automatic simulations with varying parameters and defects.
In this paper the Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) is applied for the simulation of Lamb waves in cracked plates. This method is highly advantageous to study the interaction of different Lamb wave modes with cracks as the crack is not discretized and no refinement is required around the crack tip. Numerical examples are presented for the reflection of the fundamental symmetric and antisymmetric modes from cracks of different depth. The spatial Fourier transformation is employed to calculate the amplitudes of reflected Lamb wave modes. The results reveal possibilities to obtain details of the crack geometry in non-destructive testing and structural health monitoring applications.
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.
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.
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.
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.