BAM Forschungsberichtreihe
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1. Einleitung zur Tragfähigkeitsbeurteilung von Bauteilen aus Stahl. 2. Allgemeine Überlegungen. 3. Die Anwendung der Methode des Temperaturvergleiches auf geschweißte Bauteile aus R St 37-2 N. 4. Bemerkenswerte Beobachtungen bei den durchgeführten Untersuchungen und Hinweise zu ihren Deutungen. 5. Proben, Versuchseinrichtung und Versuchsdurchführung. 6. Versuchsergebnisse. 7. Zur Beurteilung der Sprödbruchgefahr geschweißter Stahlkonstruktionen mit Hilfe des Temperaturvergleiches.
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Für eine Beurteilung sind Versuche an bauteilähnlichen Proben mit praxisnahen Störstellen gefahren worden. Dabei wurden die Differenzen zwischen der Temperatur am Übergang vom zähen zum spröden Bruchverhalten der Störstelle im Bauteil und der Übergangstemperatur der ISO-Spitzkerbprobe im Kerbschlagbiegeversuch ermittelt.
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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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Immer rationellere Energienutzung führt zu ständig höheren Beanspruchungen durch Belastung, Geschwindigkeit und Temperatur, Der tribologische Aspekt des Verschleißverhaltens bei der Paarung superharter Werkstoffe ist daher von großer Bedeutung. Die Kenntnis und Wirkung von Verschleißfaktoren und deren Mechanismen ist Voraussetzung für Problemlösungen.
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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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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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Die Mehrzahl der bei der technischen Anwendung metallischer Werkstoffe auftretenden Versagensursachen sind Dauerbrüche. Trotz neuer grundlegender Erkenntnisse v.a. in den letzten zehn Jahren ist es bisher nicht gelungen, die zum Dauerbruch führenden Vorgänge vollständig zu erklären.
Die bisher hauptsächlich an kubisch-flächenzentrierten Metallen sowohl an Einkristallen als auch mit vielkristallinen Proben durchgeführten Arbeiten zeigen, daß dem Eintreten des Dauerbruches eine Änderung der mechanischen Eigenschaften vorausgeht. Der Ausgangszustand des Werkstoffes, die Versuchstemperatur und die Beanspruchungsamplitude (Spannungs- oder Dehnungsamplitude) sind dafür maßgebend, ob eine Verfestigung oder eine Entfestigung des Materials eintritt. Bei den kubisch-raumzentrierten Metallen werden charakteristische, von den kubisch-flächenzentrierten Metallen abweichende mechanische Eigenschaften während der Wechselbeanspruchung beobachtet. Aus den bisher bekannten Ergebnissen wird in Analogie zum Verhalten bei einsinniger Belastung gefolgert, daß die anfängliche Verankerung von Versetzungen durch geringe Mengen von Verunreinigungen und Legierungselementen auch für die mechanischen Eigenschaften während Wechselbeanspruchung von Bedeutung sind.
Das Ziel der Arbeit ist, durch die Fortführung der bisherigen Untersuchungen zu einer weiteren Klärung des Plastizierungsprozesses (und der daran beteiligten Vorgänge) beizutragen. Hierzu wurden an normalisierten Proben von St 37-3 und St 52-3 (DIN 17100) die Änderung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens und die Ultraschallschwächung nach dem Impuls-Echo-Verfahren untersucht.
Bei der Besprechung der Versuchsergebnisse wurde in Analogie zum Mikro-Verformungsverhalten unter einsinniger Belastung davon ausgegangen, daß oberhalb der Grenz-Spannungsamplitude für das Auftreten eines feststellbaren mikroplastischen Anteiles der Dehnungsamplitude bereits im ersten Lastwechsel infolge örtlicher Spannungskonzentrationen vereinzelt Körner sich plastisch verformen. Diese sogenannten primär plastizierten Körner können beispielsweise über Versetzungsaufstauungen in ihren sich noch elastisch verhaltenden Nachbarkörnern hohe, der Korngröße zugeordnete Spannungen induzieren, wodurch diese Körner für eine Plastizierung besonders begünstigt werden. Unter Berücksichtigung der in den primär plastizierten Körnern stattfindenden Verfestigung läßt sich mit dieser Vorstellung der beobachtete Korngrößeneinfluß auf den Beginn der Verformungsweg-Amplitudenerhöhung erklären.
Die spannungsinduzierte Diffusion längs der Versetzungslinie wurde als eine Möglichkeit erörtert, durch Teilchen verankerte Versetzungen auch bei äußeren Spannungsamplituden, die weit unterhalb der ursprünglichen Streckgrenze liegen, zu Versetzungsquellen zu aktivieren und damit den Einfluß der Spannungsamplitude, der Korngröße und der in den plastizierten Körnern bei der Verfestigung stattfindenden Reibspannungserhöhung auf den Plastizierungsprozeß zu beschreiben. Das Verhältnis aus der Spannungsamplitude, die in den sich elastisch verhaltenden Nachbarkörnern der bereits plastizierten Körner zu erwarten ist, und der Spannungsamplitude, die in allen anderen sich elastisch verhaltenden Körnern auftritt, den Verlauf des Plastizierungsvorganges bestimmt. Die Höhe der Grenz-Spannungsamplitude für das Eintreten einer merklichen Verformungsweg-Amplitudenerhöhung ergibt sich aus der Situation, daß infolge der Reibspannungserhöhung in den primär plastizierten Körnern die in den sich elastisch verhaltenden Nachbarkörnern wirksame Spannung nicht mehr ausreicht, die spannungsinduzierte Diffusion bis zur Aktivierung von Versetzungsquellen aufrechtzuerhalten. Die Diffusionskonstante entspricht ziemlich genau dem Wert für die Diffusion des Kohlenstoffes im Ferrit; es blieb dabei die Frage offen, ob dieser Wert der Diffusion im Versetzungsschlauch oder der Diffusion von der Matrix in dem Versetzungsschlauch zuzuordnen ist.
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Für die Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit von geschweißten Behältern mit Aufdachungen unter Innendruck müssen die Biegezusatzspannungen berechnet oder wirklichkeitsnah abgeschätzt werden. Dazu können verschiedene Verfahren herangezogen werden, die sich in Aufwand, Genauigkeit und zeitlicher Verfügbarkeit des Ergebnisses unterscheiden. Beim Entwurf von Behältern, im Betrieb oder im Schadensfall kommen sie zum Einsatz.
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Geophysikalische Verfahren zur Strukturerkundung und Schwachstellenanalyse von Flussdeichen – ein Handbuch ISBN: ISBN 978-3-981 07 - 4 Vor dem Hintergrund der seit Mitte der 90er Jahre in Deutschland gehäuft auftretenden Hochwasserereignisse (Rhein 1993/1995, Saale 1994, Oder 1997, Donau, Elbe und Mulde 2002/2005/2006) und den damit verbundenen umfangreichen Schäden, die ursächlich auf das Versagen von Hochwasserschutzanlagen (Deichbrüche) zurückzuführen waren, wird deutlich, dass die teilweise mehrere hundert Jahre alten Flussdeiche den Belastungen, bedingt durch ihre Bauart, die eingesetzten Baustoffe und die Bauhöhen, zum Teil nicht mehr gewachsen sind. Vor einer schutzzielabhängigen Entscheidung, ob eine Deichanlage künftigen Belastungen standhält oder ggf. zu ertüchtigen bzw. neu zu errichten ist, bedarf es als grundlegender Voraussetzung einer detaillierten Untersuchung des Tragsystems Bauwerk (Deich) und Untergrund. Ziel dieser Untersuchungen ist es, Schwachstellen des Tragsystems nach Umfang und Lage zu ermitteln, um daraus gezielt mögliche Sanierungsstrategien ableiten zu können. Für eine systematische Schwachstellenanalyse bieten sich in Kombination mit konventionellen geotechnischen Untersuchungsmethoden geophysikalische Messverfahren an. Einschlägige Normen und Richtlinien (DWA-M 507, DIN 19712) empfehlen zwar den Einsatz von geophysikalischen Verfahren, geben aber kaum praktische Hinweise für die Anwendung dieser Methoden. So erfolgt der Einsatz zerstörungsfreier geophysikalischer Verfahren zur Strukturerkundung an Deichen in Kombination mit geotechnischen Untersuchungen bisher regional differenziert und teilweise unsystematisch. Zudem werden von den für den Hochwasserschutz verantwortlichen Behörden zumeist keine oder sehr unterschiedliche Anforderungen an derartige Untersuchungen formuliert. Dadurch mangelt es den mit der Ausführung beauftragten Dienstleistern (Ingenieurbüros) zumeist an eindeutigen Vorgaben. Dies führt in der Regel dazu, dass die Qualität der aus diesen Untersuchungen abgeleiteten Aussagen höchst unterschiedlich ausfällt und vielfach nicht als optimal bezeichnet werden kann. Eine Hilfe zur Methoden- und Parameterwahl sowie eine systematische Bewertung der Eignung geophysikalischer Verfahren zur Strukturerkundung von Deichen gab es bisher nicht. Nach den Hochwasserereignissen des Jahres 2002 an Elbe und Mulde initiierte das Bundes- ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Forschungsprogramm „Rimax“ (Risi- komanagement extremer Hochwasserereignisse). Mit diesem Programm werden zahlreiche Projekte auf ganz unterschiedlichen Gebieten der Hochwasserforschung gefördert [8]. Eines dieser Projekte ist das Verbundprojekt „Systematische Evaluierung existierender und innovativer Methoden zur Schwachstellenanalyse und Strukturerkundung von Deichen“ (DEISTRUKT). Ziel war es, möglichst viele erfolgversprechende oberflächen- und bohrlochgeophysikalische Methoden auf ihre Eignung für die Deichstrukturerkundung und Schwachstellenanalyse zu prüfen. Besondere Aufmerksamkeit wurde dabei auf die Umsetzung in geotechnisch verwertbare Ergebnisse gelegt. Mit dem Vorhaben DEISTRUKT sollte die Grundlage für einen effektiven Einsatz dieser Verfahren gelegt werden. Behörden und ausführende Ingenieurbüros sollen ein Werkzeug für die Entscheidungsfindung bei Konzeption, Ausschreibung, Durchführung und Bewertung geophysikalischer Messungen in Verbindung mit den geotechnischen Untersuchungsergebnissen erhalten. Basierend auf einer intensiven Recherche und praktischen Tests wurde eine systematische Evaluierung durchgeführt. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt als Richtlinie in diesem Handbuch. Berührungsfreie Methoden der Aerogeophysik oder der Fernerkundung waren nicht Gegenstand der Untersuchungen und bleiben daher im vorliegenden Handbuch unberücksichtigt. Das vorliegende Handbuch soll sowohl dem Praktiker aus Geophysik und Geotechnik als auch Behördenvertretern, die geophysikalische Leistungen zu beauftragen haben, als Hilfe zur Auswahl geeigneter Methoden und Messparameter dienen. Insoweit ist es auch als Ergänzung zu den Richtlinien DIN 19712, DIN 4020 und DWA-M 507 zu sehen. Sinngemäß können die in diesem Handbuch gegebenen Empfehlungen und Hinweise auch für die Erkundung von Trassen für den Deichneubau bzw. für Deichrückverlegungen, Seedeiche sowie für Flussseiten- bzw. Kanalseitendämme im Sinne von [36] gelten. Im Kapitel 2 werden insbesondere die Bauweise (Struktur) von Flussdeichen und die damit verbundenen Schwachstellen des Tragsystems sowie die daraus abgeleiteten Untersuchungsmethoden beschrieben. Kapitel 3 behandelt die Anforderungen und den Ablauf der geophysikalischen Deicherkundung und zeigt die Verknüpfungen zu den geotechnischen Untersuchungen auf. Eine kurze Beschreibung der wichtigsten bei der Deicherkundung eingesetzten geophysikalischen Methoden enthält Kapitel 4. In Kapitel 5 erfolgt die Bewertung der Eignung dieser Methoden. Schließlich werden im Anhang Hinweise zur Ausschreibung geophysikalischer Leistungen gegeben.