BAM Forschungsberichtreihe
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Die für einen erfolgreichen Einsatz von Festschmierstoffen zur Minderung von Reibung und Verschleiß systembestimmender Parameter wie Last, Geschwindigkeit, Temperatur, umgebende Atmosphäre, Filmbildung und -haltung sowie die Anwendungstechnologien werden dargestellt, ferner Modellvorstellungen zum Verschleißverhalten von Festschmierstoffen im Hinblick auf konkrete Anwendungsfälle diskutiert.
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Unter Berücksichtigung des räumlichen Verformungsverhaltens von vollständig wassergesättigtem Material wurde eine Methode entwickelt, die als Beurteilungskriterium den Festigkeitsverlust infolge der Beanspruchung verwendet und das in der BAM für Holzwerkstoffe entwickelte Kurzzeitbewitterungsverfahren (XENOTEST 1200) auf Faserzemente anwendet, um zu klären, ob es für die Einschätzung des Langzeitverhaltens von Faserzement geeignet ist.
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Die Zusammenhänge zwischen magnetischem Verhalten und der Werkstoffschädigung durch Zerrüttung von Eisen werden untersucht mit dem Ziel, diese zur zerstörungsfreien Gewinnung von Informationen über Zerrüttungsvorgänge auszunutzen.
Die grundlegenden Untersuchungen erfolgen an dünnen Eisendampfschichten. Die Übertragung der Ergebnisse auf den technischen Maßstab wird durch Eisendrahtproben eingeleitet.
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Ergebnisse der an den Spannbetonriegeln durchgeführten Untersuchungen. Schwerpunkte waren Begutachtung des Zustandes der Betonoberflächen, Ermittlung der Betondruckfestigkeit, der Karbonatisierungstiefe, der Konzentration und Eindringtiefe von Chloriden, Ermittlung der Tragfähigkeit im Belastungsversuch, etc.
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Es wird ein Rechenverfahren vorgestellt, das die Randelementmethode zur Beschreibung des Bodens mit der Finite-Element-Methode für das Bauwerk verbindet. Am Grundproblem der Bauwerk-Boden-Wechselwirkung, der dynamischen Steifigkeit starrer Fundamente auf dem Baugrund, werden diese Verfahren und einige Verfahrensvarianten erprobt und miteinander verglichen.
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Bei der Bemessung von Bauwerken werden zunehmend auch dynamische Lastfälle berücksichtigt. Diese reichen von Verkehrserschütterungen bis zum Erdbeben. Zur die dynamische Berechnung eines Bauwerks müssen die Materialkennwerte des Baugrunds bekannt sein. Dieser Bericht stellt die Ergebnisse zur Bestimmung baugrunddynamischer Kennwerte anhand von Bodenproben ausführlich dar.
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Es werden Variationsprinzipien unter Zugrundelegung der zeitunabhängigen inkrementellen Plastizitätstheorie ohne Berücksichtigung von geometrischer Nichtlinearität und von Temperatureinflüssen abgeleitet. Das Variationsprinzip HELLINGER-REISSNER mit den differentiellen Verschiebungen und elastischen Spannungen als unbekannten Zustandsgrößen wurde zur numerischen Untersuchung ausgewählt.
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In einer Reihe von Brandversuchen an Lagerbehältern (Nennvolumen 4850 l) für Flüssiggas (Propan) wurde nachgewiesen, daß herkömmliche scheitelseitige Wasserberieselungen die Behälter bei direktem Feuerkontakt nicht vor dem Bersten schützen können, obwohl die Berieselungsrate bis auf das Zehnfache des in Vorschriften festgelegten Wertes angehoben wurde (1000 l/(m2*h)). Eine konstruktive Umgestaltung der Berieselungseinrichtung, die zu einer allseitig gleichmäßigen Aufbringung des Wassers führte, schützte in weiteren Versuchen propangefüllte Behälter 90 Minuten vor dem Versagen. Die Anforderungen an eine wirksame Brandschutz-Wasserberieselung werden diskutiert.
Der Einfluß des Füllstandes auf den Wärmeeintrag, die Temperatur- und Druckverläufe werden dargestellt und erläutert.
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Es wurden die wesentlichen mechanischen Werkstoffeigenschaften des Betons und des Betonstahls qualitativ und quantitativ ermittelt. Ferner waren Versuche an Stahlbetonbauteilen erforderlich, deren Maßstab so zu wählen war, dass noch die " innere Struktur" des Stahlbetons wirklichkeitsnah abgebildet werden konnte.
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25 binäre Mischungssysteme aus oxidierenden und verbrennlichen sowie 240 explosionsfähige oder -gefährliche Einzelzusammensetzungen werden tabellarisch erfasst. Ferner wird ein Verfahren beschrieben, mit dem die sicherheitstechnischen Kenndaten zu Kennzahlen der Gefährlichkeit zusammengefasst werden können.
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Grundlage zur seismischen Bemessung von Kernkraftwerksbauten in der BRD ist die KTA- Regel 2201, die aktuell zur Beratung und Neufassung ansteht. Eine wesentliche Forderung zur Abänderung besteht darin, den bisherigen Doppelnachweis gegen Auslegung Erdbeben (AEB) und Sicherheitserdbeben (SEB) aufzugeben und nur noch allein eine Bemessung gegen das Sicherheitserdbeben vorzunehmen.
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Zu einer Reihe aktueller Einzelprobleme wurden wichtige Erkenntnisse gewonnen: Einfluss von Belastungsart, Größe, Geometrie und Beanspruchungsgeschwindigkeit und Eigenschaftsgradienten bei Schweißverbindungen auf das J-Integral, die Rissspitzenverschiebung, Versagensverhalten unter dynamischer Beanspruchung, Zusammenhang zwischen Kerbschlagarbeit und Risswiderstand und Übertragbarkeit von Werkstoffkennwerten zwischen verschiedenen Probearten sowie von Proben auf Bauteile.
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In einer den Stückgutumschlag von gefährlichen Gutem im Hafen von Rotterdam betreffenden Studie wurde die Frage aufgeworfen, ob Tanks von Tankcontainern für verflüssigte Gase bei einem Unfall während des Be- und Entladens von Schiffen - etwa dem Sturz aus einem Krangeschirr - total oder partiell versagen werden.
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Darstellung der Anwendungen und Zukunftsperspektiven keramischer Werkstoffe zur Reibungs- und Verschleißminderung und Beschreibung der Beweggründe für den Einsatz von Keramik im High-Tech-Bereich sowie deren Wandel mit fortschreitendem Entwicklungsstand. Anschließend folgen Arbeiten, die sich mit der Reaktion keramischer Oberflächen auf statische und tribologische Gleitbeanspruchungen befassen.
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Systematische Untersuchungen an Stoffen und Abdichtungssystemen unter besonderer Berücksichtigung klimatischer Beanspruchungen mit dem Ziel, die tatsächlichen Belastungen von bituminösen Dachbahnen unter realistischen Beanspruchungsbedingungen zu ermitteln. Empfehlungen zur Umsetzung der Forschungsergebnisse in die Praxis sowie Hinweise für eine Fortsetzung der Forschungsaktivitäten im Anschluss.
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Bei stoßartigen Belastungen, insbesondere bei "weichen Stößen", deren Einwirkungen auch im normalen Hoch- und Industriebau wegen besonderer Baustoffe, Bauweisen und Bauteilarten immer häufiger berücksichtigt werden müssen, ist es dagegen oft sinnvoller, der Beurteilung die bis zum Versagen mögliche Energieaufnahme des betrachteten Bauteils zugrunde zu legen. Es werden "Faustformeln" angegeben für auf der sicheren Seite liegende obere Grenzwerte für die Durchbiegung und untere Grenzwerte für die Energieaufnahme bei Trägern.
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1. Fachbericht des Forschungsvorhabens 150 460 (siehe 131 und 143). Darstellung von Untersuchungen zum mechanischen Verhalten unterschiedlicher Betonstähle bei Variation der Dehngeschwindigkeit in einem großen Bereich, die Veränderungen des mechanischen Verhaltens von Betonstahl, insbesondere die Veränderung der Kennwerte der Festigkeit und der Verformungsfähigkeit qualitativ und quantitativ zu bestimmen.
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Aus Anlass des Unglücks in einer Schweizer Schwimmhalle im Mai 1984 sollten die Korrosionsbeanspruchung im Schwimmhallenklima und seine Auswirkung auf tragende metallische Bauteile erörtert werden. Zunächst wird das Klima in Hallen beschrieben, deren Badewasser gechlort wird. Die geringen Gehalte an Chlor und Chlorverbindungen können zusammen mit Feuchtigkeitsfilmen auf Metalloberflächen kondensieren. Es entstehen saure, chloridreiche und oxidierende Elektrolyte mit unterschiedlicher Auswirkung auf die metallischen Werkstoffe. Anschließend wird das Korrosionsverhalten der Werkstoffe unlegierter Stahl, verzinkter Stahl, Aluminium und nichtrostender Stahl unter Schwimmhallenbelastung charakterisiert. Die ersten drei erleiden vorwiegend gleichförmigen Flächenabtrag mit kalkulierbarer Abtragsrate. Lediglich Kondenswasser erhöht deren Angriff wesentlich. Nichtrostende Stähle könne bei Korrosionsbeanspruchung durch unkalkulierbare Lochfraß- und Spannungsrisskorrosion zerstört werden. Letztere trifft nur bei den gebräuchlichen austenitischen Cr/Ni-Stählen auf, wegen des sauren, chloridreichen Oberflächenmilieus aber schon bei Raumtemperatur. Abschließend wird das Verhalten der metallischen Werkstoffe gegeneinander abgewogen. Es werden Korrosionsschutzmaßnahmen sowie korrosionsbeständigere, höher legierte Stähle und Nickelbasis- Legierungen als Beispiele für Alternativen zu den bisherigen metallischen Werkstoffen vorgestellt.
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An zwei mit Flüssiggas (Propan) gefüllten Lagerbehältern mit Brandschutzisolierung wurden Brandversuche über eine Dauer von bis zu 90 Minuten durchgeführt. Für eine Brandschutzisolierung wurde erstmals experimentell die Erfüllung der entsprechenden Brandschutzanforderungen der Technischen Regel Druckbehälter TRB 610 nachgewiesen.
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Diese Publikation berichtet einführend über Grundlagen der Wirbelstromprüfung, um dann die derzeit geläufigen Verfahren zu erörtern. Es folgen die Prüfergebnisse der Impuls- Wirbelstromprüfung, wobei nur reine Fehlersignale ohne Einfluss von Störparametern untersucht werden. Ergänzungen durch Beispiele aus dem Bereich der kerntechnischen Qualitätssicherung.
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Es wird ausgeführt, dass die Wiederaufbereitung ausgedienter Brennelemente aus Druck- bzw. Siedewasserreaktor-Kernkraftwerken "schadlos durchführbar und wirtschaftlich vertretbar" ist und damit Vorrang hat vor einer Entsorgung ohne Wiederaufbereitung. In der Wiederaufbereitungsanlage Wackersdorf sind alle notwendigen Entsorgungsschritte von der Eingangslagerung bis zur endlagergerechten Behandlung von radioaktiven Abfällen zusammengefasst.
121
Das adhäsive Versagen von metallischen Gleit- oder Wälzpaarungen ist in der Praxis wegen des spontanen Ausfalles von Maschinen sehr gefürchtet. Dieses durch adhäsive Wechselwirkungen der Kontaktpartner bedingte Versagen wurde auf einer Amsler- Verschleißprüfmaschine mit einem Zwei-Scheiben-Prüfsystem unter Misch- bzw. Grenzreibung für Gleitbeanspruchungen untersucht.
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Das Verarbeitungsverhalten kaltgewalzter, nichtrostender austenitischer Feinbleche wird entscheidend durch die Größe der Körner im Mikrogefüge beeinflusst. Um die Rekristallisationsglühung auf eine bestimmte Korngröße hin steuern zu können, ist eine kontinuierliche zerstörungsfreie Kontrolle der Korngröße im Kaltband nach der Glühung erforderlich.
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4. Bericht zum Forschungsvorhaben 1500 121 (siehe 90, 99, 127, 128 und 140), Ziel: Ermittlung der kinetischen Grenztragfähigkeit und des Energieaufnahmevermögens bei stoßartiger Belastung im Vergleich zu statischer sowie der Nachweis der Durchführbarkeit von weggeregelten Versuchen an Stahlbetonplatten mit einer in der BAM für diesen Zweck konzipierten servohydraulischen Versuchseinrichtung.
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Die Wirkung von Schwarzpulver und anderen pyrotechnischen Salzen sowie pyrotechnischer Munition bei Brand- und Explosionsversuchen in einem Reihengebäude in Ausblasebauart wurde in unterschiedlicher Anordnung dieser Stoffe und mit verschiedenen Ausblasewänden untersucht. Die Explosionsparameter Druck, Wärmestrahlung und Flammenausbreitung geben Auskunft über die Gefährdung der Umgebung und benachbarter Räume.
Entsprechende Versuche wurden in einem kleinen Stahlmodell (1 m3) durchgeführt, wobei d1e Untersuchung von Einflußgrößen und besonderen Phänomenen der Druckentlastung im Vordergrund stand. Weitere Versuche unter anderen Bedingungen waren z.B. Freifeldmessungen zur Ermittlung von Druckausbreitungsfunktionen. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse wurde diskutiert und sofern möglich mathematisch formuliert.
Für die quantitative Unterscheidung der Lagergruppen 1.3 und 1.4 der Zweiten Verordnung zum Sprengstoffgesetz wurde ein Wärmestrahlungsmeßsystem entwickelt und erprobt, das den vielfältigen Reaktionsmöglichkeilen verpackter pyrotechnischer Gegenstände gerecht wird und daher allgemein verwendbar ist.
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Zur wärmeschutztechnischen Beurteilung hinsichtlich von Transmissionswärmeverlusten (k- Wert-Berechnung), Tauwasserbildung und Wärmebrückenwirkungen im Anschlussbereich Fenster-Wand wurde ein eigenentwickeltes Rechenprogramm zur Berechnung dreidimensionaler Temperatur- und Wärmestromverteilungen eingesetzt, das quaderförmige Volumenelemente, finite Differenzen und ein sehr leistungsfähiges, direktes Blockeliminationsverfahren benutzt.
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Psychophysikalische Experimente zur Ermittlung des visuellen Farbsehsystems, insbesondere Experimente über Farbempfindungsmerkmale Buntton und Buntheit in In- und Umfeldern verschiedener Farben und Leuchtdichte. Besondere Bedeutung für die Bereiche Farbfotografie, Farbfernsehen, Mehrfarbendruck, Bildschirmfarbgrafik.
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Untersuchungen zum Frequenzeinfluß auf die Schwingungsrißkorrosion von Offshore-Konstruktionen
(1985)
Offshore-Bauwerke sind durch den Seegang schwingenden Beanspruchungen ausgesetzt. Die anregenden Frequenzen sind je nach Wellenhöhe sehr unterschiedlich. Der Verdacht, dass besonders die niedrigsten Frequenzen die Lebensdauer von Offshore-Bauwerken drastisch herabsetzen, führte zu dem vorliegenden Vorhaben, in dem der Einflussparameter Frequenz in einem weiten Bereich von 0, 01 bis 10 Hz variiert wurde. Durchgeführt wurden 4-Pkt.- Biegeversuche mit geschweißten und ungeschweißten Proben aus Stahl St E 460 in Luft, bei freier Meerwasserkorrosion und bei kathodischem Korrosionsschutz. Untersucht wurde auch die Lebensdauer bis zu Anriss und der Rissfortschritt. Mit Erfolg wurde eine neuentwickelte servo-pneumatische 16fach-Prüfanlage verwendet.
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Zeitstandverhalten und strukturelle Veränderungen von vielfach wiederverarbeiteten Polyethylenen
(1985)
Wiederverarbeitung von Produktionsabfällen, möglichst in demselben Produktionsbetrieb oder Produktionszweig, in dem sie entstanden sind. Im Unterschied zu Recycling liegen hier vor Beginn der Wiederverarbeitung sortenreine, nicht verunreinigte und nicht durch Praxisbeanspruchung geschädigte Abfälle vor, sogenannte Reststoffe.
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Die Schweißeigenspannungen beeinflussen den gesamten Spannungszustand einer Konstruktion, insbesondere wenn sie aus hochfestem Stahl hergestellt worden ist. Sie können sogar Ursache für sprödes Versagen sein. Die Untersuchungen befassen sich mit der Schrumpfung und Eigenspannungsverteilung an geschweißten Stahlblechen sowie mit dem Einfluss der Eigenspannungen auf das Sprödbruchverhalten.
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Anhand eines Modellkorrosionselementes ist durch Messen des Kurzschlußstromes der Einfluß von Sauerstoff, Salzgehalt, gelöstem Kupfer und Inhibitoren auf das Korrosionsverhalten von Stahlheizkörpern gegenüber Heizungswässern untersucht worden. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß Elementkorrosion bereits bei Sauerstoffgehalten einsetzt, die technisch oft gar nicht zu vermeiden sind. In vollentsalzten Wässern gibt es keine Elementkorrosion. Salze jeder Art erhöhen hingegen das Schadensrisiko. Enthärtete Wässer und Trinkwässer sind also korrosiver als salzfreie Heizungswässer. Gelöstes Kupfer übt an Heizungssystemen aus Stahl keinen korrosionsfördernden Einfluß aus. Jedoch können benzoat- und nitrithaltige Inhibitorgemische die Elementkorrosion stimulieren. Heizkörper mit elementbegünstigenden Konstruktionsmerkmalen sind korrosionsanfälliger als solche ohne diese.
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Zusätze von wässrigen Kunststoffdispersionen verändern Festbetoneigenschaft, haben aber auch Einfluss auf die Verarbeitbarkeit des Frischbetons. Die Ergebnisse der Untersuchungen geben Anhaltspunkte dafür, wie solche Betone bei extremen, aber in der Praxis zu erwartenden klimatischen Beanspruchungen reagieren.
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Untersuchungen zur Prüfung von Beton auf Frostwiderstand ISBN 3-88314-298-0 Gefügespannungen wie sie durch thermodynamische Vorgänge im Frost-Tau-Wechsel erzeugt werden, können auch bei Trocknungs- und Sättigungswechsel entstehen und zu Materialänderungen führen. Die Untersuchungen beziehen sich auf die Ermittlung des kritischen Sättigungsgrades.
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Die für Gewebe und andere textile Flächengebilde gebräuchlichen Methoden zur Bestimmung der elastischen Eigenschaften sind für Maschenwaren in den meisten Fällen ungeeignet, da diese sehr hohe Dehnbarkeit besitzen. Es wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das es gestattet, aufgrund der bei einem einachsigen Belastungszyklus gefundenen Kennwerte Rückschlüsse auf das Verhalten von Maschenwaren beim praktischen Gebrauch hinsichtlich ihres elastischen Verhaltens zu ziehen.
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Verbunduntersuchungen mit Betonstabstahl BSt 420/500 RK (Rippen-TORSTAHL) und kurzer Verbundstrecke unter Berücksichtigung praxisüblicher Betondeckung der Bewahrung, plastischer Dehnungen des Bewehrungsstahls und der Entfernung des betrachteten Verbundstreckenabschnitts zum nächsten Riss sowie vergleichende Untersuchungen zur Übertragbarkeit auf Bauteile.
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Modellrechnungen zur Ausbreitung der Erschütterungen im Boden, mit denen der Einfluss des Bodenaufbaus, der Materialeigenschaften des Bodens und der Geometrie der Erschütterungsquelle auf die Stärke der Erschütterungen untersucht wurde. Ergebnisse sind auch auf andere Erschütterungsquellen, wie Maschinen, Rammungen oder Sprengungen, übertragbar.
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Der Nachweis von Rissen an Oberflächen hat wegen der großen sicherheitstechnischen Relevanz dieses Bereiches auch in der zerstörungsfreien Materialprüfung mit Ultraschall an Bedeutung gewonnen. Mit der Beschreibung der Ausbreitung von Longitudinalwellen an der Oberfläche wurden der Effekt des streifenden Einfalls von LongitudinaIwellen und die Schallfeldverteilung von Longitudinalwellen-Winkelprüfköpfen im Nahfeld berechnet.
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Zusätzliche Aussagen zum Werkstoffverhalten wie auch über werkstoffmechanischen Mechanismus von Bruchvorgängen überhaupt werden vom instrumentiert geführten Kerbschlagversuch in Kombination mit eingehender fraktographischer Auswertung erwartet. Ziel ist die Ermittlung von Schlagkraft-Durchbiegungs-Diagrammen (F) f, auch bei unterschiedlichen Temperaturen.
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Ein Beitrag zur Untersuchung der wasserstoffbeeinflußten Kaltrißneigung höherfester niedriglegierter Feinkombaustähle mit dem Implantversuch Das Problem der wasserstoffbeeinflussten Kaltrissneigung höherfester niedriglegierter Feinkornbaustähle, ihre Einflussgrößen auf Methoden zu ihrer Bewertung werden vorgestellt. Aus dem Bereich möglicher Prüfverfahren wird der Implantversuch verwendet.
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Entwickelt wird ein Ersatzsystem für die Dynamik eines Schienenschwellenrostes als Fahrbahn schnellfahrender Züge, das über den Schienen und über den Boden gekoppelt ist. Für Schienen und Schwellen entstand ein dreidimensionales Ersatzsystem auf der Basis der finiten Elemente. Damit werden Grundlagen für exaktes Messen dynamischer Wechselwirkungen geschaffen.
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Verformungstopographien metallischer Werkstoffproben, die durch Werkstoffzerrüttung entstanden sind, können mit einer speziellen Wechselbiegeapparatur sowohl außerhalb als auch innerhalb des Objektraumes eines Rasterelektronenmikroskops untersucht werden, wobei die Arbeit den spezifischen Verformungstopographien gilt.
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Schwellenwerte beim Betondruckversuch Die Festigkeit von Beton gilt als Maß für seine Güte. Um das Materialverhalten auch unterhalb der Versagensgrenze zu beschreiben, werden als "Schwellenwerte" bezeichnete Kenngrößen nachgewiesen, die das mit der Höhe der Beanspruchung veränderte Widerstandsvermögen mineralischer Baustoffe in mehrere Phasen unterteilen. Diese Schwellen beruhen auf irreversiblen Übergängen im Betongefüge und zeigen damit wesentliche Veränderungen des inneren Zusammenhalts an. Sie lassen sich aus der Verformung des Materials bestimmen. Um den Einfluß der Versuchstechnik auf die Untersuchungsergebnisse - insbesondere Festigkeit, Schallemission, Verformungsarbeit und Völligkeitsgrad der Spannungs-Stauchungslinie - erkennen und ausschließen zu können, werden in rd. 1000 Versuchen mit Beton und Zementmörtel der Festigkeitsklassen B 15, B 25 und B 35 die Art der Krafteinleitung durch Verwendung von starren und schlaffen Druckplatten sowie die Schlank der prismatischen Probekörper mit Höhen-Seitenverhältnissen von h/b=4 to h/b=0,25.
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Zur Klärung der Problematik wurde eine Probe verwendet, bei der durch die geometrische Gestaltung trotz einachsiger Belastung parallel zur Rissfront eine zusätzliche Nennspannung wirksam wird. Ihnen werden Ergebnisse von Vergleichsproben ohne zusätzliche Nennspannung gegenübergestellt. Ergänzt worden die Untersuchungen durch Spannungsanalysen und vergleichende Rissaufweitungsmessungen.
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