Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Die zunehmende Anwendung hochfesten Betons in ermüdungsbelasteten Bauwerken, herausfordernde Belastungsszenarien im Bereich von On- und Offshore Windenergieanlagen bezüglich sehr hoher Lastwechselzahlen sowie das gleichzeitige Streben nach energie- und ressourcenschonendem Bauen stellen die Bemessung von Beton gegen Ermüdung vor neue Aufgaben. Eine Vielzahl von Studien beschreibt bereits die Auswirkung von Einflussfaktoren wie Mischungszusammensetzung, Feuchte, Probekörpergröße oder Belastungsart auf die Ermüdungsfestigkeit und den Ermüdungsprozess. Aufgrund der unterschiedlichen Geometrien und Mischungen der in den verschiedenen Studien verwendeten Proben sind die Auswirkungen der Einflussfaktoren jedoch kaum miteinander vergleichbar. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Verbundprojekt WinConFat wurden deshalb verschiedene Einflussfaktoren gezielt an Proben mit einheitlichen Mischungen untersucht. Das durch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) bearbeitete Teilprojekt fokussierte sich auf den „Einfluss der Probengeometrie und -größe auf die Ermüdung von Beton“. Neben der Erhebung von Daten zur Ermüdungsfestigkeit wurde der Ermüdungsprozess mit zerstörungsfreien Prüf- und Messmethoden untersucht. Diese Prüfmethoden wurden auch hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit zur Erfassung der ermüdungsbedingten Schädigungsentwicklung an Betonbauwerken im Rahmen von Monitoringkonzepten bewertet. Untersucht wurden die Ermüdungsfestigkeiten und der Ermüdungsprozess an Zylindern mit drei unterschiedlichen Betonmischungen sowie unterschiedlicher Größe und Schlankheit. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im Folgenden vorgestellt und diskutiert.
Despite the advances in hardware and software techniques, standard numerical methods fail in providing real-time simulations, especially for complex processes such as additive manufacturing applications. A real-time simulation enables process control through the combination of process monitoring and automated feedback, which increases the flexibility and quality of a process. Typically, before producing a whole additive manufacturing structure, a simplified experiment in the form of a beadon-plate experiment is performed to get a first insight into the process and to set parameters suitably. In this work, a reduced order model for the transient thermal problem of the bead-on-plate weld simulation is developed, allowing an efficient model calibration and control of the process. The proposed approach applies the proper generalized decomposition (PGD) method, a popular model order reduction technique, to decrease the computational effort of each model evaluation required multiple times in parameter estimation, control, and optimization. The welding torch is modeled by a moving heat source, which leads to difficulties separating space and time, a key ingredient in PGD simulations. A novel approach for separating space and time is applied and extended to 3D problems allowing the derivation of an efficient separated representation of the temperature.
The results are verified against a standard finite element model showing excellent agreement. The reduced order model is also leveraged in a Bayesian model parameter estimation setup, speeding up calibrations and ultimately leading to an optimized real-time simulation approach for welding experiment using synthetic as well as real measurement data.
Two-dimensional covalent organic frameworks (COFs) based on phosphinine and thiophene building blocks have been synthesized with two different side groups. The materials are denoted as CPSF-MeO and CPSF-EtO where CxxF correspond to the covalent framework, whereas P and S are related to heteroatoms phosphorous and sulfur. MeO and EtO indicate the substituents, i.e. methoxy and ethoxy.
Their morphologies were studied by scanning electron microcopy and X-ray scattering. The absence of crystalline reflexes in the X-ray pattern reveal that both materials are amorphous and can be considered as glasses. Furthermore, N2 adsorption measurements indicate substantial Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area values pointing to the formation of three-dimensional pores by stacking of the aromatic 2D layer. An analysis of the porosity of both COFs showed a mean radius of the pores to be of ca. 4 nm, consistent with their chemical structure. The COFs form nanoparticles with a radius of around 100 nm. The thermal behavior of the COFs was further investigated by fast scanning calorimetry. These investigations showed that both COFs undergo a glass transition. The glass transition temperature of CPSF-EtO is found to be ca. 100 K higher than that for CPSF-MeO. This large difference in the glass transition is discussed to be due to a change in the interaction of the COF sheets induced by the longer ethoxy group. It might be assumed that for CPSF-EtO more individual COF sheets assemble to larger stacks than for CPSF-MeO. This agrees with the much larger surface area value found for CPSF-EtO compared to CPSF-MeO. To corroborate the results obtained be fast scanning calorimetry dielectric measurements were conducted which confirm the occurrence of a dynamic glass transition. The estimated temperature dependence of the relaxation rates of the dielectric relaxation and their absolute values agrees well with the data obtained by fast scanning calorimetry. Considering the fragility approach to the glass transition, it was further found that CPSF-MeO is a fragile glass former whereas CPSF-EtO behaves as a strong glass forming material. This difference in the fragility points also to distinct differences in the interaction between the 2D COF molecules in both materials.
Since 2016 ISO Technical Committee (TC) 265 is working on standardization the whole CCS-process chain. Around 30 countries are working together to provide international guidelines. As ISO 27913 was the first standard finished within these activities it is already in the stage of first revision.
The objective of ISO 27913 is “to provide specific requirements and recommendations on certain aspects of safe and reliable design, construction and operation of pipelines intended for the large-scale transportation of CO2 that are not already covered in existing pipeline standards such as ISO 13623, ASME B31.8, EN 1594, AS 2885 or other standards. Existing pipeline standards cover many of the issues related to the design and construction of CO2 pipelines; however, there are some CO2 specific issues that are not adequately covered in these standards. The purpose of this document is to cover these issues consistently. Hence, this document is not a standalone standard, but is written to be a supplement to other existing pipeline standards for natural gas or liquids for both onshore and offshore pipelines.”
This contribution shall provide information on the content, the current stage of the revision process, encourage to contribute to this standard and make listeners aware to consider the influence of ISO standard on documents currently in draft.
Since 2016 ISO Technical Committee (TC) 265 is working on standardization the whole CCS-process chain. Around 30 countries are working together to provide international guidelines. As ISO 27913 was the first standard finished within these activities it is already in the stage of first revision.
The objective of ISO 27913 is “to provide specific requirements and recommendations on certain aspects of safe and reliable design, construction and operation of pipelines intended for the large-scale transportation of CO2 that are not already covered in existing pipeline standards such as ISO 13623, ASME B31.8, EN 1594, AS 2885 or other standards. Existing pipeline standards cover many of the issues related to the design and construction of CO2 pipelines; however, there are some CO2 specific issues that are not adequately covered in these standards. The purpose of this document is to cover these issues consistently. Hence, this document is not a standalone standard, but is written to be a supplement to other existing pipeline standards for natural gas or liquids for both onshore and offshore pipelines.”
This contribution shall provide information on the content, the current stage of the revision process, encourage to contribute to this standard and make listeners aware to consider the influence of ISO standard on documents currently in draft.
Der Vortrag gibt eine Übersicht zum Stand des Projekts zum Thema Gefügeveränderung bei trockener Grobbearbeitung. Es wurden vier verschiedene trockene Oberflächenbearbeitungsverfahren an 2 Werkstoffen eingesetzt um Testoberflächen zu schaffen. Die so gefertigten Oberflächen wurden lichtmikroskopisch untersucht und die jeweiligen Rauhigkeitskennwerte bestimmt. Weiterhin wurden metallografische Querschliffe angefertigt um die verfahrens- bzw. materialabhängigen Einflüsse auf mögliche Gefügeveränderungen zu untersuchen. Zusätzlich wurden elektrochemische Polarisationsversuche durchgeführt um die oberflächenspezifische Korrosionsbeständigkeit der nichtrostenden Stahlproben zu quantifizieren.
Übersichtsvortrag zu Korrosionsarten, die bei nichtrostenden Stählen unter verschiedenen Einsatzbedingungen auftreten können. Die Grundlagen zur Pasivität und der örtlichen Störung der Passivität werden im Zusammenspiel komplexer Einflussfaktoren des Korrosionssystems herausgestellt. Die erarbeiteten theoretischen Grundlagen werden anhand praktischer Beispiel für alle relevanten Korrosionsarten vertieft.
Korrosionsprüfung
(2024)
Der Vortrag gibt einen Überblick über gängige Korrosionsversuche. Die wesentlichen Unterschiede zwischen Prüf- und Untersuchungsverfahren, deren jeweilige Zielstellung, Aussagefähigkeit und Grenzen werden aufgezeigt. Es werden ausgewählte Auslagerungsversuche, Kammerprüfungen sowie elektrochemische Messmethoden zur Bestimmung der Korrosionsbeständigkeit vorgestellt. Anhand praktischer Beispiele werden ausgewählte Ergebnisse der einzelner Methoden vorgestellt und diskutiert.
Polymers with intrinsic microporosity (PIMs) are gaining attention as gas separation membranes. Nevertheless, they face limitations due to pronounced physical aging. In this study a covalent organic framework containing λ5-phosphinine moieties, CPSF-EtO were incorporated as a nanofiller (concentration range 0-10 wt%) into a PIM-1 matrix forming dense films with a thickness of ca. 100 μm. The aim of the investigation was to investigate possible enhancements of gas transport properties and mitigating effects on physical aging. The incorporation of the nanofiller occurred on aggregate level with domains up to 100 nm as observed by T-SEM and confirmed by X-ray scattering. Moreover, the X-ray data show that the structure of the microporous network of the PIM-1 matrix is changed by the nanofiller.
As the molecular mobility is fundamental for gas transport as well as for physical aging, the study includes dielectric investigations of pure PIM-1 and PIM-1/CPSF-EtO mixed matrix membranes to establish a correlation between the molecular mobility and the gas transport properties. Using the time-lag method the gas permeability and the permselectivity were determined for N2, O2, CH4 and CO2 for samples with variation in filler content. A significant increase in the permeability of CH4 and CO2 (50 % increase compared to pure PIM-1) was observed for a concentration of 5 wt% of the nanofiller. Furthermore, the most pronounced change in the permselectivity was found for the gas pair CO2/N2 at a filler concentration of 7 wt%.
Der Vortrag thematisiert die Grundlagen des Korrosionsschutzes. Dieser kann planungs-,werkstoff oder mediumsseitig erfolgen oder mit elektrochemischen Methoden umgesetzt werden. Der Vortrag beschreit die Korrosivitäten der Atmosphären und welche Maßnahmen für den Korrosionsschutz daraus abgeleitet werden können.