Wissenschaftliche Artikel der BAM
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (2095)
- Beitrag zu einem Tagungsband (388)
- Forschungsbericht (19)
- Beitrag zu einem Sammelband (10)
- Buchkapitel (9)
- Sonstiges (7)
- Tagungsband (Herausgeberschaft für den kompletten Band) (2)
- Corrigendum (2)
- Dissertation (1)
- Zeitschriftenheft (Herausgeberschaft für das komplette Heft) (1)
Sprache
- Englisch (2297)
- Deutsch (233)
- Mehrsprachig (3)
- Portugiesisch (1)
Schlagworte
- Additive manufacturing (69)
- Fluorescence (56)
- Nanoparticles (48)
- Concrete (46)
- SAXS (46)
- Ultrasound (38)
- Corrosion (37)
- MALDI-TOF MS (37)
- Quantum yield (36)
- Non-destructive testing (34)
Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (451)
- 6 Materialchemie (448)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (358)
- 7 Bauwerkssicherheit (232)
- 5 Werkstofftechnik (218)
- 9 Komponentensicherheit (216)
- 4 Material und Umwelt (198)
- 6.3 Strukturanalytik (172)
- 8.5 Röntgenbildgebung (139)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (102)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (101)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (79)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (79)
- 1.2 Biophotonik (73)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (72)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (70)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (68)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (67)
- 6.2 Material- und Oberflächentechnologien (63)
- 1.1 Anorganische Spurenanalytik (61)
- 7.4 Baustofftechnologie (61)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (57)
- 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien (57)
- 8.3 Thermografische Verfahren (57)
- 1.4 Prozessanalytik (56)
- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (56)
- 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik (55)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (51)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (50)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (50)
- 1.5 Proteinanalytik (49)
- 1.8 Umweltanalytik (43)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (42)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (41)
- 7.2 Ingenieurbau (40)
- 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse (39)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (38)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (35)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (32)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (31)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (29)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (29)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (29)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (28)
- 5.5 Materialmodellierung (27)
- 5.6 Glas (27)
- S Qualitätsinfrastruktur (27)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (26)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (26)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (24)
- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (23)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (23)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (22)
- VP Vizepräsident (22)
- VP.1 eScience (22)
- 7.1 Baustoffe (21)
- 1.3 Instrumentelle Analytik (19)
- 3.1 Sicherheit von Gefahrgutverpackungen und Batterien (17)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (17)
- 1.6 Anorganische Referenzmaterialien (16)
- S.2 Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur (16)
- 7.7 Modellierung und Simulation (15)
- 1.0 Abteilungsleitung und andere (13)
- 7.0 Abteilungsleitung und andere (13)
- P Präsident (11)
- 3.2 Gefahrguttanks und Unfallmechanik (10)
- 3.5 Sicherheit von Gasspeichern (10)
- P.0 Präsident und andere (10)
- 6.7 Materialsynthese und Design (9)
- 7.3 Brandingenieurwesen (9)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (8)
- 6.4 Materialinformatik (8)
- 3.6 Elektrochemische Energiematerialien (7)
- S.3 Ökodesign und Energieverbrauchskennzeichnung (7)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (5)
- S.1 Qualität im Prüfwesen (5)
- 4.6 Molekulare und angewandte Entomologie (3)
- 2.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 2.2 Prozesssimulation (2)
- 2.3 Einstufung von Gefahrstoffen und -gütern (1)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (1)
- 3.3 Sicherheit von Transportbehältern (1)
- KM Kommunikation, Marketing (1)
- PST Präsidiale Stabsstelle (1)
- VP.2 Informationstechnik (1)
Paper des Monats
- ja (72)
A coupled thermomechanical mesoscale model for concrete under heating is presented. When considering the heterogeneous structure under coupled loads, complex macroscopic material properties can be modelled using simple constitutive relations. For instance, damage evolution is directly driven by the incompatibility of thermal strains between matrix and aggregates. Without prescribing
fc = f(T), a decline in compressive strength with rising temperatures will be shown.
Water and aqueous reagents are essential in any biological process or system. But apart from a few special low vapor-pressure cases, liquids have not been accessible to any technique requiring UHV conditions. EnviroESCA opens up this exciting field of applications.
In this paper first results from water based samples are presented as a proof of concept to demonstrate the special capabilities of EnviroESCA analyzing liquid samples. The following solutions were investigated under near ambient pressure conditions: i.) water, ii.) brine, iii.) an oil in water dispersion, iv.) aqueous iron(II) sulfate heptahydrate, and v.) a suspension of nano silver particles in water.
The heterogeneous mesostructure of concreted causes local stress concentrations. Stress dependent phenomena like damage and creep as well as their interactions are effected by those stress
concentrations. Therefore a material model’s macroscopic behavior will differ whether the mesoscale structure is considered or not. The differences between the mesoscale approach and an homogeneous approach will be presented. The results are discussed with focus on the true materials behavior.
A finite element tearing and interconnecting (FETI) approach for phase-field models and Gradient enhanced damage models is presented. These diffusive crack models can solve fracture mechanics problems by integrating a set of partial differential equations and thus avoid the explicit treatment of discontinuities. However, they require a fine discretization in the vicinity of the crack. FETI methods distribute the computational cost among multiple processors and thus speed up the computation.
Damage caused by stress concentrations in the complex mesoscopic geometry of concrete leads to continuous stress redistribution over the material’s life time. The presented fatigue damage model
captures this by resolving each load cycle in a cycle-by-cycle time integration. The model extends a static damage model to failure caused by the (time dependent) strain amplitudes and, thus, allows calibrating the majority of the material’s parameters in static experiments.
Validation of artificial defects for non-destructive testing measurements on a reference structure
(2018)
Non-destructive testing was established over the last decades as an important tool for assessing damages, material characterization and quality assurance in civil engineering. For example, Ground Penetrating Radar (GPR) can be used to scan large areas of concrete structures to determine the spatial position of the reinforcement. With the ultrasonic echo method, the thickness of concrete structures can be easily determined even if a high density of reinforcement is given. Various methods and processes have been developed for the validation of NDT procedures aiming at ensuring the quality of measurements in practical use. The Probability of Detection (POD) for example, is an available method to compare different technical devices with each other quantitatively regarding their performance. With this method, the best suited testing device for a specific inspection task under defined boundary conditions can be selected. By using the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM), it is possible to quantify the measurement uncertainty of an inspection procedure for a specific task. Another important aspect to improve the acceptance of Non-destructive testing methods is the development of reference specimens.
Reference specimens serve for the calibration and further development of NDT methods under realistic conditions in different laboratories under the same conditions. A particular challenge here is the most realistic representation of a damage that can occur at building sites. Possible damages include for example horizontal and vertical cracks or honeycombs in concrete. Such a reference structure was built for the development of a new design of power plant constructions. Comparative studies on the manufacturing of realistic honeycombs and delaminations were carried out in advance on a test specimen. The results of this study are presented here.
LAUS - Erste praktische Erfahrungen mit einem neuartigen Ultraschallsystem großer Eindringtiefe
(2018)
Konventionelle Systeme zur Ultraschall-Echo-Prüfung von Betonbauteilen sind in ihrer Eindringtiefe auf etwa einem Meter begrenzt. Zur Prüfung stärkerer Objekte war die Entwicklung eines neuartigen Prüfsystems notwendig. Das LAUS-System (Large Aperture UltraSound) besteht aus 12 einzelnen Arrays, die mit jeweils 32 Einzelprüfköpfen (Scherwellen, 25 – 50 kHz) als Sender oder Empfänger betrieben werden können. Sie werden unabhängig auf Betonoberflächen mit Unterdruck befestigt und kommunizieren drahtlos untereinander und mit der Zentraleinheit. Alle möglichen Kombinationen ergeben 132 Einzelmessungen, die zur Rekonstruktion des durchschallten Volumens genutzt werden. Mehrere dieser Datensätze lassen sich zu einer 3D-Auswertung kombinieren. Das System wurde an mehreren Testobjekten und Bauwerken erfolgreich erprobt. So konnte die fünf Meter dicke, sehr stark bewehrte Fundamentplatte des Fallturms auf dem BAM-Testgelände bei Horstwalde durchschallt werden. Ein zweites Beispiel ist die erfolgreiche Detektion von Spannkanälen in 1,8 m Tiefe in einem massiven Brückenbauwerk.
Informationen zu in Betonbauteilen stattfindenden Umlagerungsprozessen sowie Druckspannungsverteilungen können mit konventioneller Messtechnik bislang nicht zweifelsfrei beantwortet werden. Ultraschallmessungen mit eingebetteten Sensoren könnten hier eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen Messtechnik sein. Durch Einsatz der Codawelleninterferometrie (CWI) sind hiermit schon sehr kleine Änderungen im Material detektierbar.
Um diese neue Methodik zu evaluieren, wurde das Forschungsprojekt „Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken – Erfassung von Spannungszuständen in den Spannbetonversuchsträgern mit Ultraschallsensoren“ durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) initiiert. In diesem Projekt wurden durch die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) Ultraschall-Transducer in mehrere Spannbetonträger des Instituts für Massivbau der RWTH Aachen eingebettet, die anschließend bis zum Bruch belastet wurden.
Der Belastungsversuch an einem der Spannbetondurchlaufträger zeigte das große Potential dieser Methodik. Die im Netzwerk erfassten Änderungen der Ultraschallwellengeschwindigkeit geben die Spannungsverhältnisse im Längsschnitt des Trägers schon bei sehr niedrigen Belastungen qualitativ richtig wieder und zeigen bei hohen Belastungen eine gute Korrelation zum Rissbild. Dabei weisen räumliche Anomalien und Änderungen in der Charakteristik der Geschwindigkeitsänderungen oft schon auf Rissbildung hin, wenn diese noch nicht an der Oberfläche sichtbar ist. Dies zeigt das Potential im Hinblick auf eine Frühwarnung. Hierfür und ebenso in Bezug auf eine Quantifizierung der Effekte ist aber noch Entwicklungsarbeit notwendig. Ein Vorteil der Methodik ist, dass die Transducer nicht direkt am Ort der Änderung platziert werden müssen und einen relativ großen Bereich um die Transducer herum erfassen.
Fibre-reinforced plastics (FRP) especially carbon-fibre-reinforced polymer (CFRP) and glass-fibre-reinforced polymer (GFRP) are commonly used materials in high pressure vessels and storage units for automotive and aerospace purposes. Optical fibres are suitable to be integrated or directly applied to the surface of FRP components. Using optical fibres it is possible to monitor the distributed strain profiles and changes within the fatigue life of a pressure vessel to ensure the operational safety. Within artificial ageing experiments we used swept wavelength interferometry (SWI) based distributed strain sensing for the monitoring of commercial high-pressure composite cylinder. This artificial ageing was performed using test conditions of 503bar pressure load (service pressure 300 bar) and 89 °C for 100 h. The polyimide coated optical fibres were glued to the surface externally in circumferential and axial direction. Using distributed strain sensing (DSS) material expansion of over 0.5% were monitored with sub-centimetre spatial resolution. Within the circumferential direction we observed up to 10 % local fluctuation compared to the median strain caused by inhomogeneous material expansion, which could cause local material fatigue. In addition, we determined material degradation manifested itself as localized remaining material expansion and/or contraction. Results have been validated by other non-destructive methods like digital strip projection.
The application of appropriate analytical techniques is essential for nanomaterial (NM) characterization. In this study, we compared different analytical techniques for NM analysis. Regarding possible adverse health effects, ionic and particulate NM effects have to be taken into account. As NMs behave quite differently in physiological media, special attention was paid to techniques which are able to determine the biosolubility and complexation behavior of NMs. Representative NMs of similar size were selected: aluminum (Al0) and aluminum oxide (Al2O3), to compare the behavior of metal and metal oxides. In addition, titanium dioxide (TiO2) was investigated. Characterization techniques such as dynamic light scattering (DLS) and nanoparticle tracking analysis (NTA) were evaluated with respect to their suitability for fast characterization of nanoparticle dispersions regarding a particle's hydrodynamic diameter and size distribution. By application of inductively coupled plasma mass spectrometry in the single particle mode (SP-ICP-MS), individual nanoparticles were quantified and characterized regarding their size. SP-ICP-MS measurements were correlated with the information gained using other characterization techniques, i.e. transmission electron microscopy (TEM) and small angle X-ray scattering (SAXS). The particle surface as an important descriptor of NMs was analyzed by X-ray diffraction (XRD). NM impurities and their co-localization with biomolecules were determined by ion beam microscopy (IBM) and confocal Raman microscopy (CRM). We conclude advantages and disadvantages of the different techniques applied and suggest options for their complementation. Thus, this paper may serve as a practical guide to particle characterization techniques.