Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Dissertation (108) (entfernen)
Referierte Publikation
- nein (108)
Schlagworte
- Beton (6)
- Finite-Elemente-Methode (5)
- Ermüdung (4)
- Holz (4)
- Schweißen (4)
- Ultraschall (4)
- Zerstörungsfreie Prüfung (4)
- Betriebsfestigkeit (3)
- Computed tomography (3)
- Fatigue (3)
- Korrosion (3)
- Residual stress (3)
- Schädigung (3)
- Simulation (3)
- TEM (3)
- Additive Fertigung (2)
- Additive manufacturing (2)
- Adjustment calculation (2)
- Aging (2)
- Ausgleichungsrechnung (2)
- Bauteilversuch (2)
- Bauwesen (2)
- Brand (2)
- Coating (2)
- Composite (2)
- Continuum mechanics (2)
- Damage (2)
- Damage detection (2)
- Eigenspannung (2)
- Eigenspannungen (2)
- Einspanngrad (2)
- Elastomer (2)
- Finite element method (2)
- GFK (2)
- Glaskapillaren (2)
- Integrated analysis (2)
- Integrierte Analyse (2)
- Kontinuumsmechanik (2)
- LTCC (2)
- Numerische Simulation (2)
- Radiographie (2)
- Schadenserkennung (2)
- Steel (2)
- Stoßdämpfer (2)
- Structural steel (2)
- Thermomechanik (2)
- Variational calculus (2)
- Variationsrechnung (2)
- Wasserstoffspeicherung (2)
- Wärmeführung (2)
- ZfP (2)
- Zuverlässigkeit (2)
- corrosion (2)
- zerstörungsfrei (2)
- zerstörungsfreie Prüfung (2)
- 100Cr6-Stahl (1)
- 13CrMoV9-10 (1)
- 15N2 (1)
- 316L (1)
- AGIL (1)
- AXRD (1)
- Abbruch (1)
- Activation Energy (1)
- Active Thermography (1)
- Additive Manufacturing (1)
- Adiabatic Shear Bands (1)
- Adiabatische Scherbänder (1)
- Affinity chromatography (1)
- Affinitätschromatographie (1)
- Aktive Thermografie (1)
- Akustoelastizität (1)
- Al6061 (1)
- Alterung (1)
- Alumina (1)
- Aluminium (1)
- Antibody (1)
- Aromatic amino acid analysis (1)
- Aromatische Aminosäureanalyse (1)
- Atmosphäre (1)
- Aufbereitung (1)
- Austenitic Stainless Steel (1)
- Austenitischer Rostfreier Stahl (1)
- Austenitischer Stahl (1)
- Automation bias (1)
- BOX PCR (1)
- Bariumtitanat (1)
- Basidiomyceten (1)
- Baumusterprüfungen (1)
- Baustoffe (1)
- Bauteilbeanspruchung (1)
- Beanspruchungen (1)
- Beanspruchungsanalyse (1)
- Belastung (1)
- Bestimmungsverfahren (1)
- Beta-Titan (1)
- Betonbrechsand (1)
- Betonrecycling (1)
- Beugung (1)
- Biodiesel (1)
- Biozidabbau (1)
- Biozidauswirkung (1)
- Brennstoffe (1)
- Bulging effect (1)
- CFD simulation (1)
- CFD-Simulation (1)
- CFK (1)
- CO2-capture (1)
- Carbon-dioxide-steam (1)
- Centerline solidification cracking (1)
- Chromverarmung (1)
- Climatic Stability of Polymer Optical Fibers (POF) (1)
- Co-firing (1)
- Coffee (1)
- Cold cracking and welding (1)
- Complex resistivity (1)
- Component-Safety (1)
- Composites (1)
- Computer-Tomographie (1)
- Concrete (1)
- Copper Microstructures (1)
- Core-shell nanoparticle (CSNP) (1)
- Corona (1)
- Corrosion (1)
- Crack propagation analysis (1)
- Cracks (1)
- DLC (1)
- Damage evolution (1)
- Data fusion (1)
- Deckschichtbildung (1)
- Defekte (1)
- Degradation (1)
- Dehnungskontrolliert (1)
- Di-tert-butylperoxid (1)
- Diazotrophe (1)
- Dichtung (1)
- Diesel (1)
- Diffraction (1)
- Digital-Image-Correlation-Technik (DIC) (1)
- Digitalisierung (1)
- Dotiertes Zinnoxid (1)
- Druckbehälter (1)
- Drucksintern (1)
- Druckversuch (1)
- Dual energy (1)
- Dual-Energy (1)
- Duktilität (1)
- Duplex stainless steels (1)
- Duplexstahl (1)
- Dynamic Mechanical Analysis (1)
- Dünnschichte (1)
- ELISA (1)
- EPR (1)
- Einflussparameter (1)
- Electrochemical impedance spectroscopy (1)
- Elementanalyse (1)
- Ellipsometrie (1)
- Entwicklung nichtlinearer tomographischer Rekonstruktionsverfahren (1)
- Environmental Stress Cracking (ESC) (1)
- Epoxidharz (1)
- Epoxy Interphase (1)
- Ermüdungsrisswachstum (1)
- Ermüdungsverhalten (1)
- Erneuerbare Energien (1)
- Erstarrungsriss (1)
- Evolution (1)
- Explosionsgrenzen (1)
- Explosivstoffe (1)
- FD impedance modelling (1)
- FD-Impedanzmodellierung (1)
- FEM (1)
- Fabry-Perot-Interferometer-Sensoren (1)
- Failure modes and effects analysis (1)
- Faser-Kunststoff-Verbund (1)
- Faserbragg-Sensorik (1)
- Faseroptische Sensoren (1)
- Faserverbund (1)
- Faserverbundwerkstoffe (1)
- Faserverstärkte Kunststoffe (1)
- Fehlzustandsart- und auswirkungsanalyse (1)
- Feinkornbaustahl (1)
- Festigkeiten (1)
- Feuchte (1)
- Fibre reinforced plastics (1)
- Fichtenholz (1)
- Finite-Element-Method (1)
- Flammschutz (1)
- Fluorescent particles (1)
- Fluoreszierende Nanopartikel (1)
- Fluorophore tracer (1)
- Formgedächtnispolymere (1)
- Fracture Surface Analysis (1)
- Freilandvorkommen (1)
- Frequency Dependence (1)
- Friction (1)
- Frühverformung (1)
- Full-Notch Creep Test (FNCT) (1)
- Fügeverfahren (1)
- Gamma titanium aluminide (1)
- Gamma-Titanaluminide (1)
- Gasmessung (1)
- Gefahrgutverpackungen (1)
- Geothermal (1)
- Gesetz von Archard (1)
- Gesteinsbewuchs (1)
- Gesteinsbiofilm (1)
- Glas fibre reinforced polymer (1)
- Glas-Gummi-Übergang (1)
- Glaskohlenstoff (1)
- Glass structures (1)
- Glimmentladung (1)
- Gradient Plasticity (1)
- Gradienten-Plastizität (1)
- Granitverwitterung (1)
- Grundwassersanierung (1)
- Gummi (1)
- HAZ softening (1)
- HSLA (1)
- Hauptkomponentenanalyse (1)
- Heat Treatment (1)
- Heißriss (1)
- Heißrisse (1)
- High power laser beam welding (1)
- High strength fine grained structural steels (1)
- High-Speed Loading (1)
- High-Temperature Corrosion (1)
- High-cycle (1)
- High-density polyethylene (PE-HD) (1)
- Hochfester Beton (1)
- Hochgeschwindigkeitsbeanspruchungen (1)
- Hochzyklisch (1)
- Hollow fibres (1)
- Holzschutzmittel (1)
- Hot crack (1)
- Human factors (1)
- Human redundancy (1)
- Hybrid nanoparticles (1)
- Hybridnanopartikel (1)
- Hydrazinchemie (1)
- Hydrogen assisted cracking (1)
- Hydrogen degradation (1)
- Hydrogen diffusion (1)
- Hydrogen trapping (1)
- Hydroxylapatit (1)
- Höherfeste Feinkornbaustähle (1)
- Höherfester Feinkornbaustahl (1)
- IMS (1)
- IRMS (1)
- Imaging (1)
- Immunassay (1)
- Immunoassay (1)
- Impuls-Echo-Methode (1)
- Impuls-Thermografie (1)
- In-Situ-Analyse (1)
- In-situ tensile test (1)
- Instationäres Temperaturkriechen (1)
- Integritätsprüfung (1)
- Intermediate scale (1)
- Ionenmobilitätsspektrometrie (1)
- Ionenverteilung (1)
- Isomerisierung (1)
- Isotope ratio (1)
- Isotopenstandard (1)
- Kaltriss und Schweißen (1)
- Kleidermotte (1)
- Komponentenprüfung (1)
- Komponentensicherheit (1)
- Komposit (1)
- Kondensatoren (1)
- Kornfeinung (1)
- KorroPad (1)
- Kosten- und Wirksamkeitsanalyse (1)
- Kraftstoffe (1)
- Kriechen (1)
- Kunststoff (1)
- Kupfer-HDO (N cyclohexyl-diazeniumdioxy-)Kupfer) (1)
- Kurzfaserverstärkung (1)
- LCB (1)
- LCF (1)
- LTT-Zusatzwerkstoff (1)
- Laminographie (1)
- Laminography (1)
- Laser (1)
- Laser powder bed fusion (1)
- Laser-Pulverbettschmelzen (1)
- Laservibrometer (1)
- Leakage (1)
- Lean duplex steel X2CrMnNiN21-5-1 (1)
- Leckage (1)
- Leckagerate (1)
- Lifetime prediction (1)
- Lochkorrosion (1)
- MAG (1)
- MAG-Schweißen (1)
- MVOC (1)
- Magnetic domains (1)
- Magnetische Domänen (1)
- Magnetoelastic effect (1)
- Magnetoelastischer Effekt (1)
- Massenabbrandrate (1)
- Massenspektrometrie (1)
- Masterschädigungslinie (1)
- Mastersinterkurve (1)
- Materialkennwerte (1)
- Materialmodell (1)
- Mathematical modeling (1)
- Mauerwerk (1)
- Mauerwerkbruch (1)
- Mechanical Properties (1)
- Mechanical properties (1)
- Mechanische Eigenschaften (1)
- Mehrachsige Verformung (1)
- Mehrskalenmodell (1)
- Menschliche Faktoren (1)
- Metal-matrix composite (1)
- Metalldetektor (1)
- Microalloyed steel (1)
- Microstructure (1)
- Mikrorisse (1)
- Mikrostrukturentwicklung (1)
- Minenräumung (1)
- Mineralverwitterung (1)
- Modellbiofilm (1)
- Multi-axiale Beanspruchung (1)
- Multiaxial deformation (1)
- Multilayer (1)
- Mustererkennung (1)
- NDT (1)
- Nachhaltigkeit (1)
- Nanoscale Characterization (1)
- Nassaufbereitungsverfahren (1)
- Neodymium (1)
- Neutronenbeugung (1)
- Nichtatmosphärische Bedingungen (1)
- Nichtlinearität (1)
- Nichtrostender Stahl (1)
- Nickelbasis (1)
- Non-destructive testing (1)
- Nondesstructive Evaluation (1)
- Nondestructive testing (1)
- Numerisches Modell (1)
- Oberflächenanalyse (1)
- Oberflächenplasmonen (1)
- Oberflächenwellen (1)
- Opferfolie (1)
- Ordinary Portland cement (1)
- Oxyfuel (1)
- PEG (1)
- POD (1)
- PVD (1)
- PWHT (1)
- Personelle Redundanz (1)
- Photon counting detectors (1)
- Photonenzählende Detektoren (1)
- Polyaniline (1)
- Polyclonal PETN-antibodies (1)
- Polyclonal TNT-antibodies (1)
- Polyester-Urethan (1)
- Polyethylenformstoffe (1)
- Polyklonale PETN-Antikörper (1)
- Polyklonale TNT-Antikörper (1)
- Polymercoating (1)
- Polypropylen-Fasern (1)
- Pool fires (1)
- Poolfeuer (1)
- Powder Bed Fusion of Metals with Laser Beams (1)
- Pressure vessel (1)
- Probabilistische Bewertung (1)
- Programmierung (1)
- Prozessüberwachung (1)
- Prüfverfahren (1)
- Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen (1)
- Punktschweißen (1)
- Radar (1)
- Radiography (1)
- Reinstmetalle (1)
- Reliability (1)
- Renewable ernergy (1)
- Residual Stress (1)
- Rheometry (1)
- Richtcharakteristik (1)
- Richtungsabhängigkeit (1)
- Rissausbreitung (1)
- Risse (1)
- Rotorblätter (1)
- Rubber (1)
- Röntgenrefraktion (1)
- Rückführung (1)
- SPE-HPLC Automatisierung (1)
- Salz (1)
- Scanning transmission X-ray microscopy (STXM) (1)
- Schadensmechanik (1)
- Schallemission (1)
- Schallemissionsanalyse (1)
- Schallemissionsprüfung (1)
- Schallfeld (1)
- Schallgeschwindigkeit (1)
- Schimmelpilze (1)
- Schrumpfbehinderung (1)
- Schweißnahtgefügen hochfester Stähle (1)
- Schweißprozessparameter (1)
- Schweißtechnik (1)
- Schwinden (1)
- Schädigungsentwicklung (1)
- Schädigungsevolution (1)
- Setzmaschine (1)
- Sicherheitstechnische Kenngrößen (1)
- Silica (1)
- Slip-rolling resistance (1)
- Slow crack growth (SCG) (1)
- Small-scale Cone Calorimeter Untersuchungen (1)
- Solidification (1)
- Spannungsabhängigkeit (1)
- Spannungsarmglühen (1)
- Spannungsrelaxationsrisse (1)
- Spektral Induzierte Polarisation (1)
- Spektroskopie (1)
- Spot Welding (1)
- Stahltragwerke (1)
- Standardflüssigkeiten (1)
- Stress Relief Cracking (1)
- Stress and strain (1)
- Strontium (1)
- Stützen (1)
- Surface emissive power (SEP) (1)
- Surface roughness analysis (1)
- Synchrotron X-ray refraction computed tomography (1)
- Synchrotronbeugung (1)
- TNB-V5 (1)
- Temperatur (1)
- Temperaturgedächtnispolymere (1)
- Test Improvement (1)
- Thermische Schutzschichten (1)
- Thermografie (1)
- Thermomechanics (1)
- Thermomechanische Eigenschaften (1)
- Thermoplaste (1)
- Ti-6Al-4V (1)
- Ti-Al6-V4 (1)
- Tiefe Temperaturen (1)
- Tieftemperaturverhalten (1)
- Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry (1)
- Tomografie (1)
- Transparente Halbleiter (1)
- Transportbehälter (1)
- Transportbehälter für radioaktive Stoffe (1)
- Tribofilm (1)
- Tribologie (1)
- Ultraschallechoverfahren (1)
- Ultraschallprüfung (1)
- Ultrasound Cure Monitoring (1)
- Unlegierter Baustahl (1)
- Uran (1)
- Varestraint Test (1)
- Varestraint test (1)
- Verbundwerkstoffe (1)
- Verpressung (1)
- Verschleiß-Map (1)
- Verschleißkoeffizient (1)
- Versetzung (1)
- WIG-Schweißen (1)
- Wasserstoffaufnahme und -diffusion (1)
- Wasserstoffbindungsverhalten (1)
- Wasserstoffdegradation (1)
- Wasserstoffdiffusion (1)
- Wastewater (1)
- Wear (1)
- Weld microstructure (1)
- Welding (1)
- Werkstoffprüfung (1)
- Wind energy (1)
- Windenergie (1)
- Windenergieanlagen (1)
- Work hardening (1)
- Wälzbeständigkeit (1)
- Wärmbehandlung (1)
- Wärmebehandlung (1)
- X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (1)
- Yttrium stabilisiertes Zirkonoxid (1)
- Zearalenon (1)
- Zeitlich gesteuerter Gruppenstrahler (1)
- Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) (1)
- Zink (1)
- Zr (C, N) (1)
- Zr(C, N) coating (1)
- Zustandsüberwachung (1)
- Zwischenfaserbruch (1)
- Zündkriterium (1)
- acoustic emission testing (1)
- air-coupled (1)
- analytische Lösung (1)
- axial-torsional loading (1)
- building materials (1)
- carburization (1)
- composite materials (1)
- concrete (1)
- condition monitoring (1)
- demining (1)
- detection of elongated objects in low SNR condition (1)
- digitalisation (1)
- dynamic programming (1)
- elastische Wellen (1)
- faserverstärkt (1)
- fatigue crack growth (1)
- gelartige Elektrolyte (1)
- geringe Reibung (1)
- glass-rubber transition (1)
- hoch zähe Si-Stähle (1)
- hydrogen embrittlement (1)
- impact limiter (1)
- in-plane shear (1)
- industrielle Anwendung (1)
- interfibre failure (1)
- intrlaminare Schubeigenschaften (1)
- komplexe Geometrie (1)
- laser vibrometer (1)
- laserinduzierte Erwärmung (1)
- leakage rate (1)
- low temperature behavior (1)
- low temperature co-fired ceramics (1)
- luftgekoppelt (1)
- masonry (1)
- metal detector (1)
- mikrobielle Sukzession (1)
- mikrobiologischen und molekularbiologischen Methoden (1)
- moisture (1)
- multilayer (1)
- non-destructive (1)
- non-destructive testing (1)
- nonlinearity (1)
- object detection (1)
- organic peroxides flame characteristics (1)
- pattern recognition (1)
- phospholipid fatty acis (PLFA) (1)
- polymeren Baustoffen (1)
- power plant (1)
- radar (1)
- radioactive material (1)
- radioaktive Stoffe (1)
- reaktive Wände (1)
- relative Luftfeuchtigkeit (1)
- safety distance (1)
- salt (1)
- seal, rubber (1)
- steel (1)
- stoßdämpfende Bauteile (1)
- synthetische Standards (1)
- test methods (1)
- thermo-mechanical fatigue (TMF) (1)
- thermomechanische Ermüdung (TMF) (1)
- tomography (1)
- transport casks (1)
- ultrasonic (1)
- ultrasound (1)
- wasserstoffunterstützte Rissbildung (1)
- wood (1)
Organisationseinheit der BAM
- 5 Werkstofftechnik (7)
- 9 Komponentensicherheit (7)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (6)
- 5.3 Polymere Verbundwerkstoffe (4)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (4)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (3)
- 8.5 Röntgenbildgebung (3)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (2)
- 6 Materialchemie (2)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (2)
Ziele dieser Arbeit waren die vergleichende Beschreibung des Verformungs-
und Bruchverhaltens der polykristallinen Legierung IN738LC und von
[001]-nah orientierten SC16-Einkristallen über einen großen Temperaturbereich sowie die Herstellung von Zusammenhängen zwischen
Versetzungs- und Bruchmechanismen. Besonderes Augenmerk galt dem
Tieftemperaturbereich bis 450 °C, dabei insbesondere der
Stapelfehlerbildung in der Gamma'-Phase, dem Fließspannungsminimum
im Zugversuch und der zusätzlichen zyklischen Verfestigung in diesem
Temperaturbereich. Spezifische Unterschiede zwischen beiden Werkstoffen
sollten herausgearbeitet werden. Dazu wurden hauptsächlich mikroskopische
Methoden, insbesondere die Transmissions-Elektronenmikroskopie eingesetzt.
Die Ausgangsgefüge wurden untersucht. Beide Werkstoffe hatten die übliche Standardwärmebehandlung erfahren und wiesen daher eine bimodale
gamma'-Verteilung auf. An SC16 wurden Auslagerungsversuche bei 950 °C vorgenommen und die Veränderung der gamma'-Morphologie beschrieben.
Die Temperaturabhängigkeiten der Verformungsmechanismen von SC16 und IN738LC sind vergleichbar mit den in der Literatur bezüglich einkristalliner
Superlegierungen mit höheren gamma'-Volumenanteilen beschriebenen. Beginnend
bei Raumtemperatur treten mit steigender Temperatur folgende Mechanismen auf:
Tieftemperatur-(LT-)Stapelfehler, Antiphasengrenzen-gekoppelte
Versetzungspaare, Hochtemperatur-(HT-)Stapelfehler und Orowan-Ringe um
die gaama'-Teilchen. Das Fließspannungsminimum des IN738LC bei 450 °C
kann einem Wechsel im Verformungsmechanismus zugeordnet werden. Die
Mechanismenwechsel finden bei SC16 bei höheren Temperaturen statt als bei IN738LC.
Von Raumtemperatur bis 750 °C wird bei IN738LC im LCF-Bereich bei
out-of-phase-Versuchen eine zusätzliche zyklische
Verfestigung beobachtet, die ihr Maximum bei 450 °C hat. Bei dieser Temperatur wird die plastische Verformung durch a/2<110>-Versetzungspaare erzeugt, die die gaama'-Phase parallel zu
{111} schneiden. Während der out-of-phase-Versuche werden
zusätzliche Gleitsysteme auf verschiedenen {111}-Ebenen aktiviert, was zu einer erhöhten Dichte von unbeweglichen Versetzungen führt. Bei höheren
Temperaturen können Versetzungen gaama'-Teilchen und andere Hindernisse durch
Quergleiten und Klettern umgehen.
Beim SC16 lassen sich LT- (bis 750 °C) und HT-Bruchverhalten (ab 750 °C) klar unterscheiden. Ersteres zeigt sich in großflächigem Abscheren und Bruchinitiierung an der Probenoberfläche. Der HT-Bruch wird an Poren im Innern initiiert und führt zu einem "Teller-Tasse"-Bruch mit einer ringförmigen Scherlippe im äußeren Bereich.
Beim IN738LC hingegen treten die beim SC16 gefundenen Elemente in den
Bruchflächen nur in untergeordneter Weise hervor. Der Rissverlauf ist fast
immer interdendritisch und nur zum Teil transkristallin. Primärkarbide werden
im LT-Bereich gespalten, im HT-Bereich abgelöst.
Minima der Temperaturabhängigkeit der Bruchdehnung des IN738LC gehen jeweils mit lokalisierter Gleitung in einzelnen Gleitbändern einher. Immer wenn bei einer bestimmten Temperatur ein neuer Verformungsmechanismus einzusetzen beginnt, werden inhomogene Gleitverteilungen beobachtet, die zu einer
geringen Verformbarkeit führen.
Diese Arbeit umfasst die Entwicklung, Implementierung und Anwendung einer nicht-lokalen, gradientenabhängigen Erweiterung des lokalen Gurson-Modells zur Simulation duktiler Schädigung für metallische Werkstoffe, um die Anwendungsgrenzen lokaler Schädigungsmodelle im Rahmen der FE-Methode bzgl. Netzabhängigkeit und Lokalisierung von Simulationsergebnissen zu überwinden. Zu den offenen Problemen bei der Anwendung von lokalen, inelastischen Schädigungsmodellen gehört u. a. die Abhängigkeit der erzielten Ergebnisse von der Größe und Orientierung der zur Strukturdiskretisierung eingesetzten Finiten Elemente. Diese Netzabhängigkeit tritt insbesondere bei der Verwendung lokaler Stoffgesetze und der Simulation entfestigenden Materialverhaltens auf. Diese Beschränkungen lokaler Modelle sind maßgeblich auf den Eindeutigkeitsverlust der Lösung des Systems der konstitutiven Gleichungen durch die Modellierung von Entfestigungsvorgängen zurückzuführen. Ausgangspunkt für die Entwicklung einer nicht-lokalen Formulierung des Gurson- Modells stellt die Zielsetzung dar, die lokale Beschreibung der Schädigungsentwicklung durch die Evolutionsgleichung des Hohlraumvolumenanteils unter Berücksichtigung des Gradienten der räumlichen Schädigungsverteilung zu erweitern.
Angemessene Methoden zur Überprüfung von Bakterienpopulationen im Boden sind für die toxikologische Bewertung von Chemikalien, Bioziden und schadstoffbelasteten Böden besonders wichtig, da sie Auskünfte über die biologische Wirksamkeit eines Stoffes auf Organismen geben. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand einerseits darin, molekularbiologische Methoden (Fluoreszenz in situ Hybridisierung) zur Analyse mikrobieller Populationen für den Lebensraum Boden zu etablieren. Anderseits sollte die Charakterisierung und funktionelle Beschreibung der mikrobiellen Bodenpopulation unter Biozideinfluss in zwei unterschiedlichen Modellsystemen (in Flüssigkulturen und Bodensystem) erfolgen. Seit einiger Zeit erfolgt eine Wandlung in der Holzschutzmittel-anwendung von metallhaltigen zu organisch basierten Wirkstoffen. Der Austrag und die Auswirkung von zwei organischen Holzschutzmittel-komponenten (Tebuconazol und Benzalkoniumchlorid) aus dem Holz in den Boden wurde zunächst mit Hilfe von Kultivierungstechniken und chemischen Analysen untersucht. Durch Bestimmung der koloniebildenden Einheiten (KBE) konnte eine Abschätzung über die Auswirkung der Biozide auf die Bodenbakterien gemacht werden. Die methodischen Einschränkungen und die Arbeitsintensität machte die Notwendigkeit für molekularbiologischer Methoden deutlich. Als zentrale molekularbiologische Methode wurde die Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) angewendet. Das Potential dieser Methode wurde zum einen an einem Modellsystem in Flüssigkulturen ("in vitro") getestet und zum anderen durch Etablierung einer Extraktionsmethode als Vorschritt der FISH- Technik für Bodensysteme anwendbar gemacht. Um zu verifizieren, inwieweit Biozide (besonders Tebuconazol und Benzalkoniumchlorid) auf unterschiedliche Bakteriengruppen wirken, wurde ein Modellsystem "in vitro" entwickelt. Anhand von ausgewählten Bakterienarten konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe von FISH und einer "Färbe"- Methode (Live/Dead-Test) die Wirksamkeit der Biozide abgeschätzt werden kann. Es zeigte sich zum Beispiel, dass die Gram-Bakterien i.d.R. empfindlicher gegenüber Benzalkoniumchlorid waren als Gram-Bakterien. Die Untersuchungen an ausgewählten Reinkulturen und Mischkulturen erlaubten eine quantitative Abschätzung der Biozidauswirkungen und bieten ein Potential, Biozide vor ihrer Anwendung zu testen. Im Boden stören bzw. verhindern die Huminstoffe die Anwendung von FISH. Durch Etablierung einer Extraktionsmethode, bei der mit Hilfe von Polyvinylpyrrolidon (PVP) die Bakterienextrakte aufgereinigt werden, gelang es, die FISH-Technik auch für Bodensysteme anzuwenden. Es wurde ein zweites Modellsystem untersucht, bei dem die Populationänderung im Boden direkt durch FISH überprüft und gleichzeitig die Auswirkung der Biozide auf die Bodenfunktion anhand der Messung der Bodenatmung bestimmt wurde. Mit diesen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass bestimmte Bakteriengruppen bei toxischer Auswirkung von Tebuconazol und Benzalkoniumchlorid auf die Bodenatmung entweder prozentual im Boden zurückgingen (Gram-Bakterien mit niedrigen G+C- Gehalt durch Tebuconazolkontamination), oder andere Gruppen, einen gesteigerten Anteil in der Population zeigten (Proteobakterien der Subklasse Alpha und Gamma durch Benzalkoniumchlorid). Es war so möglich, durch FISH die Verteilung verschiedener phylogenetischer Gruppen mittels Einsatz spezifischer Oligonukleotidsonden im Boden zu untersuchen. Diese Untersuchungen sind geeignet, Bakterienarten mit möglichen hohen Abbaupotentialen zu finden. Anhand von verschiedenen Fallbeispielen von Verunreinigungen in Böden und Flüssigkulturen wurden die Möglichkeiten des Einsatzes von molekularbiologischen Methoden (besonders FISH) aufgezeigt.
Novel fibre optic sensor (FOS) systems maintaining fibre Bragg gratings (FBG) are finding wide application for health monitoring of large-scale structures such as dams, bridges, towers, as well as aircrafts, robots, automotive vehicles, and in composite technology. The principal advantage of such type of sensors is that the measured information is wavelength encoded (an absolute quantity). The main advantages include small size, immunity against electromagnetic field, good resolution, high sensitivity, and possibility to work in adverse environment. Especially small dimensions of the sensor allow its application for investigation of composite materials. The use of sensors enables to get information in areas, where other sensors would affect the structure or the material. On the other hand, it is important to keep signal stability of the sensor to the measured value of interest and obtain reliable data. Intimate embedment produces, however, additional perturbations affecting optical fibre sensor such as general mechanical stress, microbending, bending, and point-wise transverse load, which result in such undesirable sensor signal changes as attenuation, birefringence, spectrum broadening, sideband increasing, or small wavelength shift. No reliable knowledge about those effects and their consequences to the measured signal could be found in literature. This lack of knowledge led to the motivation of this work. The thesis discusses behaviour of uniform short-period fibre Bragg grating signal under before mentioned perturbing influences. The main accent is made onto theoretical and experimental study of additional mechanical perturbations: point-wise transverse indentation, and microbending, arising at sensor operation depending on the grating integration type and measurement purpose. Response of this type of gratings (unapplied and integrated in/on the object to be mesaured) to the axial strain and composite-integrated gratings to the temperature is also investigated. Problems arising from the sensor fixing on/in the object to be measured are considered.
Many new technologies are based on applications in extreme conditions, such as at low temperatures or in hydrogen environment. This involves new requirements on material properties, in particular regarding their operability and reliability. To fulfil this demand, the tribological behaviour of PTFE- and PEEK-matrix composites filled with carbon fibres were investigated at cryogenic temperatures and in hydrogen by means of surface analyses. For a better understanding of the tribological behaviour, and because of the temperature-dependent characteristics of polymer materials, thermal and mechanical properties of selected composites were initially investigated at low temperatures. Thermal shock experiments as well as cryo- and hydrogen treatments were carried out. Different coefficients of thermal expansion within the composite lead to debondings of particles, particularly in the case of PTFE materials. Tensile tests indicate that the YOUNG'S modulus increases at T= 77 K compared to room temperature. However, this improvement at low temperatures is moderate for PEEK composite which is already under its glass transition at room temperature. In the main investigation, tribological experiments were carried out at first at T= 77 K to observe the influence of the matrix, fillers and fibres on the material behaviour comparing to room temperature. The reduction of the friction coefficient and wear at low temperatures has been attributed to the low temperature properties of the polymer in particular due to the higher YOUNG'S modulus at T= 77 K. Whereas at room temperature friction and wear depend strongly of the CF content, the quantity of fillers and fibres does not have a significant effect on the tribological behaviour at low temperatures. At T= 77 K, the tribological behaviour of PTFE and PEEK composites is mainly influenced by the matrix. PEEK composites have a better tribological performance than PTFE materials especially regarding the wear resistance. Furthermore, the influence of the cryogenic medium was determined with experiments carried out in LN2 (T= 77 K), LH2 (T= 20 K) and LHe (T= 4.2 K), as well as in helium at T= 77 K and hydrogen at room temperature. The thermal properties of the cryogenic medium have a significant influence on the tribological performances of the composites. Due to the lower frictional heat at low sliding speed, the effect of low temperatures on the tribological behaviour of these composites was more clearly detected in this case, with a change in wear mechanism from mainly adhesive to more abrasive. Experiments in LN2 give the best friction and wear performance at low as well as at high sliding speed. The behaviour of these composites in LHe does not benefit from the low temperature properties of polymers due to the low heat of evaporation of LHe. The influence of hydrogen was particularly seen after the tribological experiments performed in LH2 on the surface of the disc. The reduction effect of hydrogen may have an influence on the tribochemical reactions which appear during sliding, enhancing the formation of iron fluorides, but no influence of the metal fluorides on the tribological performance could be determined in this study.
Die im Rahmen dieser Arbeit vornehmlich untersuchten supermartensitischen Stähle werden im Offshore-Bereich als geschweißte Flowlines eingesetzt. Diese Stähle sollen nach dem Prinzip „Fitness for Purpose“ bisher verwendete höher legierte Werkstoffe ersetzen. Die neuen Stähle sind aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit sehr gut für das beabsichtigte Einsatzgebiet geeignet. Im Sour Service besteht jedoch die Gefahr der Wasserstoffaufnahme mit nachfolgender Rissbildung. Zur Beurteilung der Risssicherheit der Schweißverbindungen sowie des unbeeinflussten Werkstoffes im Anlieferungszustand werden Wasserstofftransportdaten benötigt. Diese werden im Rahmen dieser Arbeit mittels Permeationsexperimenten an Stahlmembranen unter realistischen Einsatzbedingungen quantifiziert, so dass die Ergebnisse in computergestützte Lebensdauerberechnungen Eingang finden können. Die Untersuchungen zeigten, dass der Diffusionskoeffizient des jeweiligen Werkstoffs bzw. Gefüges nicht von der chemischen Zusammensetzung der Prüflösung abhängt. Die Subsurface-Konzentration, das ist die in die Werkstoffe eintretende Wasserstoff- konzentration, hängt dagegen vom pH-Wert, von der Schwefelwasserstoffsättigung und von der Zusammensetzung der Prüflösung ab. Die Abhängigkeit der Subsurface-Konzentration von der chemischen Zusammensetzung der Prüflösung wird zudem entscheidend durch die Chloridionenkonzentration bestimmt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die chemische Zusammensetzung supermartensitischer Stähle das Permeationsverhalten erheblich beeinflusst. Beim Vergleich des Permeationsverhaltens von wärmebehandelten Proben mit Proben realer Schweißnahtgefüge ergaben sich Differenzen in Höhe einer Größenordnung. Das bedeutet letztlich, dass das Permeationsverhalten von Wasserstoff in solchen Schweiß- verbindungen für jeden Fall, abhängig von der chemischen Zusammensetzung und Temperaturführung, separat zu untersuchen ist. Zusätzlich wurde die Wasserstoffdiffusion und -aufnahme in Schweißnahtgefügen höchstfester Feinkornbaustähle untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass diese Werkstoffe schon bei geringfügig abgesenkten pH-Werten, wie sie in Spalten oder Rissen aufgrund von Hydrolyse vorherrschen können, Wasserstoff aufnahmen. Die Subsurface-Konzentration war wiederum von der chemischen Zusammensetzung der Prüfelektrolytlösung abhängig. Generell waren die Diffusionskoeffizienten und die Subsurface-Konzentrationen stark vom Gefüge abhängig. Der Vergleich der Resultate der höchstfesten Feinkornbaustähle S 1100 und S 890 zeigte, dass die Wasserstoffpermeation bei diesen Werkstofftypen weniger große Unterschiede aufwies als bei den supermartensitischen Stählen.
A new algorithm for detection of longitudinal crack-like indications in radiographic images is developed in this work. Conventional local detection techniques give unsatisfactory results for this task due to the low signal to noise ratio (SNR ~ 1) of crack-like indications in radiographic images. The usage of global features of crack-like indications provides the necessary noise resistance, but this is connected with prohibitive computational complexities of detection and difficulties in a formal description of the indication shape. Conventionally, the excessive computational complexity of the solution is reduced by usage of heuristics. The heuristics to be used, are selected on a trial and error basis, are problem dependent and do not guarantee the optimal solution. Not following this way is a distinctive feature of the algorithm developed here. Instead, a global characteristic of crack-like indication (the estimation function) is used, whose maximum in the space of all possible positions, lengths and shapes can be found exactly, i.e. without any heuristics. The proposed estimation function is defined as a sum of a posteriori information gains about hypothesis of indication presence in each point along the whole hypothetical indication. The gain in the information about hypothesis of indication presence results from the analysis of the underlying image in the local area. Such an estimation function is theoretically justified and exhibits a desirable behaviour on changing signals. The developed algorithm is implemented in the C++ programming language and testet on synthetic as well as on real images. It delivers good results (high correct detection rate by given false alarm rate) which are comparable to the performance of trained human inspectors.
Bei einer Vielzahl im Betrieb befindlicher, vorwiegend ermüdungsbeanspruchter Stahltragwerke, um 1900 erbaut, ist die rechnerische Lebensdauer bereits überschritten. Die Bereitstellung möglicher Sanierungskonzepte zur Erhöhung der Tragsicherheit - damit zur weiteren Nutzung - dient für die Brückenbetreiber als wichtige Entscheidungsgrundlage bei der Wahl zwischen Ertüchtigungsmaßnahme und Neubau. Im Zuge von Ertüchtigungen muss oftmals bestehendes und beschädigtes Material durch Neumaterial ersetzt oder ergänzt werden. Der Erfolg der Ertüchtigungsmaßnahme hängt entscheidend von der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Alt- und Neumaterial ab. In dieser Arbeit wird zur Steigerung der Effizienz von Ertüchtigungs- und Sanierungsmaßnahmen die Anwendbarkeit des Schweißens detaillierter untersucht. Da durch örtliche Ertüchtigungsmaßnahmen sowohl strukturelle Systemänderungen als auch lokal metallurgische Veränderungen hervorgerufen werden können, ist die Wahl eines geeigneten Schweißverfahrens und dessen Anpassung besonders wichtig.
Schadstellen im Inneren von Holzbauteilen (z. B. Innenfäule) oder baulich unzugängliche Oberflächenfäule stellen ein besonderes Problem dar, da diese von außen schlecht erkannt werden können und bei einer ausgeprägten Schädigung zu einem plötzlichen Versagen des Bauteils führen können. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine Messapparatur zu entwickeln und damit zu untersuchen, ob und unter welchen Bedingungen Ultraschallechoverfahren an Holzbauteilen möglich sind. Weiter sollte untersucht werden, welche Schäden und Minderdicken mit Ultraschallecho von nur einer zugänglichen Seite aus geortet werden können.
The epoxy/metal interface regions are recognized as crucial for the mechanical reliability of composite materials. In particular, the spatial stress distribution is governed by modulus variations, which may result from the physical-chemical interactions between epoxy and the metal surface. The properties of the interphase between bulk polymer and metal were analyzed in nanometer scale. It was aimed to characterize the stiffness gradient of the polymeric interphase, which was formed by a thermoset being cured in contact with a metal surface.
Selbstentzündungen von brennbaren Materialien können sowohl bei Prozessen in der Verfahrenstechnik als auch beim Transport oder Lagerung von Schüttgütern auftreten. Verschiedene Parameter, wie die Materialeigenschaften, die Lagerungsbedingungen und die Geometrie der Schüttung, beeinflussen den Selbstentzündungsvorgang. Eine zuverlässige Beurteilung der Lagerungs- und Transportsicherheit von Schüttgütern und Stäuben ist mit den bisher erarbeiteten Methoden nicht möglich. In der vorliegenden Arbeit wurde insbesondere der Einfluss der Lagerungsbedingungen auf das Selbstentzündungsverhalten von brennbaren Materialien untersucht. Die Untersuchungen wurden für verschiedene Kohlen und Korkmehl durchgeführt. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: 1. Zur besseren Bewertung des Zustandes Zündung und Nicht-Zündung bei Warmlagerungsvorgängen wurde eine verfeinerte Methode vorgeschlagen. Sie besteht aus der Kombination der visuellen Begutachtung einer Probe nach dem Versuch (Verfärbungen, Aschebildungen etc.), dem aufgetretenen Massenverlust und dem Temperatur-Zeitverlauf. 2. Es wurde nachgewiesen, dass eine Reduzierung des Sauerstoffvolumenanteils in der Schüttgutumgebung zu einer Erhöhung der Selbstentzündungstemperatur (SET) führt. 3. Sowohl durch eine Wasserzugabe ("Regen") als auch durch eine rasche Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit konnte eine zuvor unterkritisch gelagerte Schüttung in einen überkritischen Zustand gebracht werden. Zurückzuführen ist dies auf den zusätzlichen Wärmetransport in das Schüttgut durch Kondensation von Wasserdampf und Adsorption von Wassermolekülen an porösen Partikeloberflächen. 4. Versuche belegten, dass gleichförmige Konvektionsströmungen ("Wind") in der Schüttgutumgebung die SET kaum beeinflussten aber zu einer deutlichen Reduzierung der Induktionszeit führten. Einseitige Anströmungen der Proben sorgten bei überkritischen Lagerungstemperaturen für eine Verschiebung des Zündortes zur windabgeneigten Seite. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Anlaufphase der Selbstentzündung von Schüttgütern kinetisch kontrolliert und somit nicht vom Sauerstofftransport abhängig ist. 5. Es wurde ein mathematisches Modell erarbeitet, mit dessen Hilfe die Vorgänge der Aufwärmung, des Feuchtigkeitstransportes (Verdampfung, Kondensation und Adsorption), der Selbstentzündung sowie die Brandausbreitung von brennbaren Schüttgütern und Stäuben zu berechnen sind. Dieses Modell ermöglicht realistische Schätzungen über die Sicherheit von gelagerten Schüttgütern mit guter Übertragbarkeit auf große, experimentellen Untersuchungen schwer zugänglichen, Schüttungen wie z.B. Kohlenhalden.
This thesis proposes a design of experiment for testing and evaluation of the equipment and the methods used in manual mine clearance. The thesis is based on several metal detector trials and a trial of manual demining methods. The core of this dissertation comprises four metal detector trials performed in Germany and Croatian in 2003 and 2005. The purpose of these trials was to investigate the feasibility of the tests described in the CWA (Comité Européende Normalisation/CEN/Workshop Agreement) 14747:2003, the standard for testing metal detectors for humanitarian demining. The goals of the trials were: to find an appropriate design of experiment for testing metal detectors; to establish the use of ROC diagrams (Receiver Operating Characteristics) and POD curves (Probability of Detection) in the analysis of the experimental results; and to gain practical experience in organising and conducting metal detector trials. Apart of this thesis is devoted to a trial of manual demining methods performed in Mozambique in 2004. The main goal of that trial was to compare the speed of various manual demining methods, including the most common excavation methods. The outcome of this work is the proposals and recommendations for an update of the standard for testing metal detectors CWA 14747:2003. Maximum detection height measurements were performed as a part of the metal detector trial carried out in Croatiain2005. The results reveal a high variability of the maximum detection height. This high variability needs to be taken into account in all experiments. Apart of the variability is caused by the differences between the operators and by the setup of the metal detector. It is therefore recommended that two kinds of experiments with the maximum detection height as a response variable are defined in the next update of CWA 14747:2003. The first kind should include the setup, the soil and the operator as factors in the design of experiment. The in-soil measurements with the same detector should be performed with repeated setups and with several operators. The second kind of experiments should be experiments evaluating the influence of other predictor variables. In those experiments, it is recommended to perform one-factor or multiple-factor in-air measurements with the operators and the setup as a block. The main part of the metal detector trials described in this thesis was the detection reliability tests. Detection reliability tests as described in CWA14747:2003 come closest to representing the real field conditions in demining. They include many environmental influences and, most importantly, many of the human factor influences. However, each test design is a compromise between fully representative conditions and cost effectiveness. In this thesis, a fractional factorial design based on the Graeco-Latin square is proposed as a solution to the experimental problem. The results are reported in the form of ROC diagrams and POD curves. The crossover design enables each operator to work with fewer detector models with in a certain time. The variations of the design enabled an unbiased comparison of detectors in each soil and with each target model separately. It is recommended that the solutions proposed in this thesis be incorporated in the standard CWA14747:2003. It has been shown that maximum detection heights measurements provide the information about the best possible performance of a metal detector in are liability test.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Langzeitverhalten von elementarem Eisen (Fe0) und Hydroxylapatit (HAP) in permeablen reaktiven Wänden zur Grundwassersanierung untersucht. Dabei wurden die in reaktiven Wänden ablaufenden Prozesse anhand von Säulenversuchen simuliert, bei denen künstliches Grundwasser (KGW) mit dem Modellschadstoff Uran verwendet wurde. Bei den Versuchen wurden Graugusseisengranulat der Firma Gotthart Mayer, Rheinfelden und synthetisches Hydroxylapatit der Firma Chemische Fabrik Budenheim eingesetzt. Mit beiden Materialien wurde in Langzeitversuchen mit KGW mit 9,6 mg/L Uran und 120 mg/L anorganischem Kohlenstoff ein Uranrückhalt von mehr als 99,8% bei einer durchschnittlichen Sorptionskapazität von 28,3 mg U/g HAP bzw. 38,4 mg U/g Fe0 erreicht. Mit den Eisensäulen wurden insgesamt über 2.000 Porenvolumina (PV) ausgetauscht, ohne dass ein Durchbruch der Urankonzentration im Ablauf messbar war. Eine Remobilisierung des Urans durch uranfreies KGW wurde ebenfalls nicht beobachtet. Die Nachweisgrenze für Uran betrug 10 μgL. Bei Fe0-Säulen mit ≥ 50 Gew.-% Eisenanteil, die mit carbonatreichem KGW beaufschlagt wurden, kam es nach einem Durchsatz von 800 bis 950 PV (< 0,5 L/g Fe0) zu einem Verlust der Permeabilität, so dass die Säulen nicht weiter betrieben werden konnten. Bei den HAP-Säulen kam es nach einem Durchsatz von 1.240 PV zu einem Durchbruch der Uranfront mit Urankonzentrationen > 15 μg/L im Ablauf. Nach 1.460 bzw. 2.140 PV erreichte die Urankonzentration im Ablauf 10% bzw. 50% der Zulaufkonzentration. In einem Desorptionsexperiment konnten mit 840 PV uranfreiem KGW 12,2% des Urans wieder aus einer Säule remobilisiert werden. Adsorption erwies sich als der dominante Mechanismus bei der Reaktion von HAP mit Uran. Mittels ESEM / EDX wurden in Proben mit Urangehalten von 250 mg U/g HAP uran- und phosphathaltige Kristalle nachgewiesen, die mittels Röntgendiffraktometrie als Chernikovit und Meta-Ankoleit identifiziert wurden. Damit wurde gezeigt, dass Oberflächenfällung unter günstigen Bedingungen ebenfalls stattfindet. In Fe0-Proben konnte keine Uranphase identifiziert werden. Aufgrund der ESEM-Bilder wird jedoch die Bildung eines gemischten U(IV)/U(VI)-Oxids vermutet. Während die langfristige Effektivität des HAP von dessen Sorptionskapazität bestimmt wurde, war die hydraulische Leitfähigkeit der limitierende Faktor beim Eisen. Die Zusammensetzung des KGW, vor allem der Carbonat- und Calciumgehalt, beeinflusste die Reinigungsleistung beider Systeme.
Der für die Ultraschallprüfung an Beton anwendbare Frequenzbereich liegt aufgrund von Streuungen an den Gesteinskörnern in der Regel zwischen 50 kHz und 200 kHz. Die niedrigen Prüffrequenzen führen zu einem für die Ultraschallprüfung ungünstigen Verhältnis des Prüfkopfdurchmessers zur Wellenlänge, was zu einem fast ungerichteten Abstrahlungsverhalten für Longitudinalwellen führt. Außerdem kommt es zusätzlich zu einer erheblichen Abstrahlung von Transversalwellen und Oberflächenwellen, die eine Ultraschallprüfung stören. Im Rahmen der Arbeit werden Konzepte für den Einsatz der Ultraschallprüfung mit Strahlergruppen an Betonbauteilen vorgestellt und der Einfluss der Betoneigenschaften auf die Ultraschallausbreitung bei der Anwendung dieser Technik untersucht. Um das Abstrahlungsverhalten zu verbessern, kann man mehrere Prüfköpfe zu Strahlergruppen zusammenschalten oder mit geringerem Aufwand an Gerätetechnik und Prüfköpfen nach dem Prinzip der sog. synthetischen Apertur entsprechende Strahlergruppen durch sequentielle Abtastung einer „Apertur“-Fläche mit einem Prüfkopf nachbilden. Wird das Prüfobjekt durch einen Prüfkopf mit einem großen Divergenzwinkel abgetastet, kann durch nachträgliche Rekonstruktionsrechnung nach dem SAFT-Verfahren (Synthetische Apertur- Fokussierungstechnik) die Aussagesicherheit der Messergebnisse verbessert werden, indem rechnerisch auf bestimmte Bereiche im Betonbauteil fokussiert wird. Die Ankopplung von Prüfköpfen auf Betonoberflächen ist sehr zeitaufwendig. Daher lohnt es sich, um die Prüfleistung pro Ankopplung zu erhöhen, die Messdatenverarbeitung nicht nur auf die Anwendung von SAFT zu beschränken. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird für die gleiche Aufgabe erstmals ein laufzeitgesteuerter Gruppenstrahler für den Niederfrequenzbereich, bestehend aus zehn einzelnen Prüfköpfen, entwickelt, mit dem schon während der Messung das Schallfeld verändert werden kann. Die Entwicklung orientiert sich an Gesichtspunkten, wie einfache Handhabbarkeit und Aufwandsoptimierung, so dass für die nachfolgenden Experimente ein Gerät zur Verfügung steht, wie es am ehesten auch in der Praxis Verwendung finden könnte. Die durch eine mit Sendeendstufen ausgerüsteten Strahlergruppe gegebene Möglichkeit der Erzeugung realer Schallfelder gestattet es, die Ausbildung dieser Schallfelder und deren Steuerbarkeit unter den Bedingungen des inhomogenen Werkstoffes Beton, auch experimentell zu überprüfen. Um den Einfluss der Schwingerform und -größe der Prüfköpfe auf das Schallfeld theoretisch zu untersuchen, wird ein Rechenprogramm auf Grundlage der Punktquellensynthese entwickelt, das bei der Berechnung die Annahme beliebiger Schwingergeometrien und - anordnungen zulässt. Die Grundlage bilden bewährte Modelle aus der Gruppenstrahler- technik für metallische Werkstoffe. In Zusammenarbeit mit der Universität Kassel wird mit Hilfe von Simulationsrechnungen mit der Elastodynamischen Finiten Integrationstechnik (EFIT) der Einfluss von Luftporen und der Gesteinskörnung auf die Ultraschallausbreitung des Gruppenstrahlers im Beton untersucht. Zur experimentellen Überprüfung des Gruppenstrahler-Prüfkopfes werden zunächst sowohl Schallfeldprofile als auch Schallschnelleverteilungen im Schallbündelquerschnitt mit und ohne Fokussierung des Schallbündels gemessen. Die Messungen erfolgen an Betontestkörpern (8 mm und 16 mm Größtkorn) mit einem scannenden Laservibrometer in Durchschallung. Das dazu verwendete Laservibrometer arbeitet nach dem Prinzip der Frequenzverschiebung durch den Dopplereffekt und bestimmt aus dem am Messpunkt rückgestreuten Laserlicht punktweise die Schallschnelle der schwingenden Betonoberfläche. Durch einen vorgeschalteten Spiegelscanner kann eine vorgegebene Messfläche automatisch abgetastet werden. Eine besonders anschauliche Methode, die Funktionsweise des Gruppenstrahlers zu demonstrieren, ist die Visualisierung der Wellenausbreitung durch Abtastung des Schallfeldes an einer Schnittfläche des Schallbündels, die möglichst parallel und nahe zur Bündelachse liegt. Dies kann die Seitenfläche eines Testblockes sein, auf die das Schallbündel fast streifend auftrifft. Mit Hilfe eines an diese Messtechnik angepassten Auswerteverfahrens können die Vorgänge der Schallwellenausbreitung als Moment- aufnahmen dargestellt werden. Die Untersuchungen ergeben, dass die Gruppenstrahlertechnik auch für Ultraschall- untersuchungen an Betonbauteilen anwendbar ist. Bei dem Einsatz von mehreren einzelnen Prüfköpfen als Gruppenstrahler-Prüfkopf können durch geeignete Positionierung der Prüfköpfe zueinander störende Gitterkeulen minimiert werden.
Es wurden Massenabbrandraten, Flammentemperaturen, spezifische Ausstrahlungen (Surface emissive power, SEP), Bestrahlungsstärken und Flammenlängen von DTBP- und Kerosin-Poolfeuern in Labor- und Feldversuchen (0.003 m < d < 3.15 m) gemessen und CFDSimulationen von DTBP- Poolfeuern bei d = 1.12 m und d = 3.15 m durchgeführt. Der Einfluss von Aktivierungs-, Verbrennungs- und Zersetzungsenergie sowie der Zersetzungsprodukte auf das Abbrandverhalten von DTBP wurde experimentell untersucht. Die mit der DDK gemessene Zersetzungsenergie von DTBP liegt im Bereich von – 189 kJ/mol bis – 210 kJ/mol, womit sie etwa 20 % bis 40 % höher ist als die mit dem DDK gemessene Aktivierungsenergie der Zersetzungsreaktion. Die in einem Verbrennungskalorimeter gemessene mittlere Verbrennungsenthalpie von DTBP beträgt = � c _H 36 000 kJ/kg. Die mit Hilfe der FTIR gefundenen Zersetzungsprodukte von DTBP in der Gasphase sind vor allem Aceton und Ethan. Die gemessenen Massenabbrandraten von DTBP-Poolfeuern (0.20 kg/(m² s) ≤ ′′ ≤ DTBP m& 0.30 kg/(m² s)) zeigen eine nur geringe Abhängigkeit vom Pooldurchmesser d, sind aber abhängig vom d fünf bis zwanzig mal größer als die von Kohlenwasserstoff-Poolfeuern. Die mit dem IR- Thermographie-System gemessenen Temperaturen der DTBP-Poolfeuer (1480 K bis 1580 K) sind im gesamten untersuchten Bereich ca. 300 K bis 600 K höher als die der Kerosin-Poolfeuer und stimmen mit den sehr heißen LNG-Poolfeuern bei 8 m ≤ d ≤ 15 m gut überein. Die mit dem IR-Thermographie-System über die gesamte Brenndauer gemessenen mittleren spezifischen Ausstrahlungen der DTBP-Poolfeuer betragen SEP = 130 kW/m² bei d = 1.12 m und SEP = 250 kW/m² bei d = 3.15 m und liegen somit um den Faktor drei bis zehn höher als bei Kohlenwasserstoff-Poolfeuern. Die mit (Ellipsoidal-) Radiometern gemessene mittlere Bestrahlungsstärke der DTBPPoolfeuer beträgt E (_y = 0.50 m, d =1.12 m) = 113 kW/m² und ist somit im Vergleich zu den n-Pentan-, Superbenzin- und Diesel-Poolfeuern um den Faktor zwei bis zehn größer. Die unter Verwendung der Thomas- Gleichung abgeschätzten Flammenlängen von DTBPPoolfeuern bei d < 0.50 m zeigen eine gute Übereinstimmung mit den mit S-VHSVideokameras gemessenen mittleren Flammenlängen (11d ≤ H ≤ 17d). Im Bereich von 0.05 m ≤ d ≤ 1.15 m sind die mittleren Flammenlängen H größer als im Experiment, sie stimmt dagegen bei d = 3.15 m gut überein und beträgt H (d = 3.15 m) ≈ 6d. Es wurden CFD-Simulationen von DTBP-Poolfeuern bei d = 1.12 m und d = 3.15 m unter Verwendung des kommerziellen ANSYS CFX Software Packet durchgeführt. Die dreidimensionalen Berechnungsgeometrien wurden mit Hexa-Gittern vernetzt, wobei die Anzahl der Zellen pro Volumen im Bereich von 100 000 bis 400 000 betrug. Die Zeitschritte für die CFD-Simulationen waren abhängig von der Feinheit des Gitters und dem Pooldurchmesser Δt = 10─ 2 s bis Δt = 10─ 5 s. Für die Modellierung der DTBP-Poolflammen wurde ein Datensatz für den Brennstoff DTBP im Preprocessor des ANSYS CFX-Programms implementiert. Es wurde die vollständige Verbrennung von DTBP berücksichtigt. Die Geschwindigkeitsgleichung der Irreversalreaktion ist etwa 1. Ordnung bezogen auf DTBP und Sauerstoff. Für die Temperaturabhängigkeit wurde der Arrhenius-Ansatz verwendet. Als Submodelle wurden das k-ε Turbulenzmodell, das Large Eddy Simulation Turbulenzmodell, das Detached Eddy Simulation Turbulenzmodell, das Scale Adaptive Simulation Turbulenzmodell, das Eddy Dissipation Verbrennungsmodell, das Rosseland Strahlungsmodell, das P1 Strahlungsmodell, das Monte Carlo Strahlungsmodell, das Discrete Transfer Strahlungsmodell und das Magnussen Rußmodell verwendet. Die simulierten maximalen Temperaturen der DTBP-Poolfeuer ergaben sich zu 1 410 K (d = 1.12 m) bzw. 1 520 K (d = 3.15 m), die gut mit den experimentell gemessenen Temperaturen übereinstimmen. Die simulierten mittleren spezifischen Ausstrahlungen für DTBP-Poolfeuer liegen bei SEP (d = 1.12 m) = 110 kW/m² und SEP (d = 3.15 m) = 180 kW/m². Die simulierten Flammenlängen der DTBP-Poolfeuer (5d ≤ H ≤ 6d) zeigen eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen Flammenlängen. Die simulierten maximalen Strömungsgeschwindigkeiten in der Flammenmitte liegen z. B. für d = 3.15 m im Bereich von 25 m/s bis 30 m/s. Die simulierten Massenanteile an Ruß betragen 3.2∗ 10– 6 (d = 3.15 m) und 2.55∗ 10– 6 (d = 1.12 m).
Flammschutz von polymeren Baustoffen: Bewertung von Konzepten auf der Basis von small- scale Cone Calorimeter Untersuchungen. In der Arbeit wurden zwei unterschiedliche Flammschutzkonzepte polymerer Baustoffe mit Hilfe des Cone Calorimeter untersucht und bewertet. Polymer-Schicht-Nanocomposites sind ein neues Konzept für flammgeschützte Werkstoffe, die aus einer Polymermatrix und der Zugabe eines nanoskaligen Schichtsilikat- Additivs von ca. 5 Gew.-% bestehen. Im Brandfall bilden die Schichtsilikate eine Barriere, die den Wärmetransport in das Material bzw. den Stofftransport der Pyrolysegase aus dem Material hemmt. Mit einem Modellsystem wurde gezeigt, dass dieser Barriereeffekt das Brandverhalten hinsichtlich der Flammenausbreitung verbessert, in anderen Brandszenarien aber wirkungslos bleibt. Die Ergebnisse der Cone Calorimeter Untersuchungen wurden mit denen der Entflammbarkeitstests UL 94 und LOI verglichen. Eine Korrelation in Richtung kleiner Probendimensionen (downscale) und in Richtung Phase der Brandentstehung wurde aufgezeigt. Die Anwendung intumeszierender Beschichtungen auf Bauteile verschiedener Art, wie z. B. tragende Stahlkonstruktionen, ist ein etabliertes Brandschutzkonzept. Das intumeszierende Polymermaterial schäumt unter Wärmeeinwirkung auf und bildet eine wärmeisolierende Schicht. Zur Bewertung der Wirkungsweise dieses Polymermaterials wurde ein auf Temperaturmessungen basierendes Verfahren mit dem Cone Calorimeter und für Simulationsrechnung entwickelt. Die Ergebnisse wurden mit denen aus Kleinprüfstanduntersuchungen verglichen. Eine Korrelation in Richtung großer Probendimensionen (upscale) und in Richtung der Phase des voll entwickelten Brandes konnte bis zu einer Temperaturgrenze gezeigt werden.
Bedingt durch die allgegenwärtige Notwendigkeit der Einsparung fossiler Brennstoffe steigt auch in der Kraftfahrzeugindustrie der Druck zur verstärkten Anwendung von intelligentem Leichtbau. Um dafür die bisher vornehmlich in der Luftfahrtindustrie eingesetzten, hochfesten β-Titanlegierungen für kostensensiblere Bereiche attraktiver zu machen, wurde die metastabile Legierung Ti-6,8Mo-4,5Fe-1,5Al (Handelsname: Timetal LCB) entwickelt. Ihr Einsatzschwerpunkt sind Strukturbauteile im Fahrwerksbereich von Kraftfahrzeugen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit mechanischen Eigenschaften von Timetal LCB und sucht Hinweise für deren mikrostrukturelle Ursachen. Zu diesem Zweck wurden Proben aus für die Herstellung von Kraftfahrzeug-Fahrwerksfedern bestimmtem Draht dieses Materials entnommen und uniaxialen Zug- und Ermüdungsversuchen unterzogen. Dabei wurden sowohl Proben im Lieferzustand (gerollt im α+β-Gebiet und lösungsgeglüht) als auch im endwärmebehandelten Zustand (wie vor, plus 4 Stunden Laborwärmebehandlung bei 540°C) untersucht. Das mechanische Versuchsprogramm umfasste Zugversuche, uniaxiale Ermüdungsversuche im Zugschwellbereich (R = 0,1) in Spannungskontrolle und, erstmalig für dieses Material, gesamtdehnungsgeregelte uniaxiale Ermüdungsversuche, ebenfalls mit R = 0,1. Dabei wurden Versuche in Laboratmosphäre sowohl bei Raumtemperatur als auch unter 200°C bis zum Bruch durchgeführt und die erhaltenen Versuchsdaten ausgewertet. Zur Begutachtung der mikrostrukturellen Vorgänge wurden neben den üblichen licht- und rasterelektronenmikroskopischen Verfahren in größerem Umfang TEM-Untersuchungen unternommen. Die Auswertung der Zugversuchsdaten ergab ein nahezu ideal-plastisches Verhalten sowohl des lösungsgeglühten als auch des endwärmebehandelten Zustands. Bei 200°C Temperatur zeigte der endwärmebehandelte Zustand ein leichtes Verfestigungsverhalten bei reduzierter Steifigkeit und Zugfestigkeit. Die spannungsgeregelten Ermüdungsversuche ergaben leichtes zyklisches Entfestigungsverhalten ohne Sättigung und ausgeprägtes zyklisches Kriechen der endwärmebehandelten Proben bei Raumtemperatur. Versuche in Gesamtdehnungskontrolle hingegen zeigten nach kurzer Verfestigung Sättigung und konstantes Verhalten über die Rest-Versuchsdauer sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 200°C bis hin zu Gesamt-Oberdehnungen von 2,5%, erst darüber zeigte sich kontinuierliche Entfestigung. Auffälligkeiten zeigten sich bei den Proben im Lieferzustand bei Raumtemperatur in Gesamtdehnungsregelung, wo das Verhalten der Spannungsantwort wie auch das Bruchverhalten für Versuche mit Gesamt-Oberdehnung von 3...4% stark von den übrigen Zuständen abwich. Als Ursache hierfür wird verformungsinduzierte α- Phasenausscheidung in Nanostruktur vorgeschlagen. Alle dehnungsgeregelten Versuche unterlagen ausgeprägter zyklischer Relaxation. Mit Hilfe der TEM wurden lamellare Substrukturen innerhalb der β-Phase des lösungsgeglühten Lieferzustands beobachtet. Ermüdungsbelastung führt zu weiterer Segmentierung dieser Lamellenstruktur. Im wärmebehandelten Zustand trägt die α-Phase den größten Teil der Verformung, erkennbar an ausgeprägten α-Subkornstrukturen in den ermüdeten Zuständen. Es wurden Hinweise auf Subkornrotation gefunden. Der Einfluss der Temperatur von 200°C bei der Versuchsführung ist mikrostrukturell minimal.