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Wenn Licht die Biege macht
(2020)
Gefrierende Gewässer
(2021)
In this study we have examined the potential of excess wind use in Germany. Excess wind constitutes roughly 40% of unused capacities of installed wind power in Germany. Using LP modelling and representative annual load profiles on an hourly resolution, we investigate the impact of the price level for wind peak power supply of residential quarters with heat, cold and electricity in Germany in combination with different power ratios of wind supply and demand. As we show, an application of wind peak tariff is technically and economically feasible and allows using green leftover energy without going in competition with e.g., green fuels or green H2 production.
Der Erwartungswert einer Zufallsgröße kann generell am Graphen ihrer Verteilungsfunktion durch eine naheliegende Gleichheit zweier Flächeninhalte festgelegt werden. Äquivalent dazu lässt er sich mit zwei uneigentlichen Riemann-Integralen darstellen. Davon ausgehend werden die Tschebyschow-Ungleichung und ihre Modifikation mit strikten Ungleichheitszeichen hergeleitet.
Glass-ceramic composites consisting of potassium-iron-silicate glass and barium titanate mixed in various proportions were successfully synthesized by low-temperature sintering. The crystal structure of the obtained composite samples, the porosity and the microhardness were studied by the X-ray diffraction, the electron microscopy, the weight method, and the Vickers method. Electrical characteristics (dielectric permittivity, tunability and losses) of as-prepared and annealed in oxygen medium samples were investigated at microwaves. According to structural analysis, the synthesized samples are a mixture of KFeSi glass, ferroelectric BaTiO3, and dielectric barium polytitanates; the ratio of the latter determines the electrical properties of the composites. Depending on the content of barium titanate, the studied composite samples show a permittivity from 50 to 270 with a dielectric loss level of 0,1–0,02 in frequency range from 3 to 10 GHz. Annealing of composite samples in an oxygen-containing environment leads to an increase in their dielectric permittivity and tunability by 10–25% and a twofold decrease in dielectric loss.
Untersuchung der Rotorfestigkeit von permanenterregten Synchronmaschinen mit vergrabenen Magneten
(2023)
Diese Projektarbeit behandelt die mechanische Simulation der Rotoren von permanenterregten Synchronmaschinen für den Festigkeitsnachweis. Hierzu wird die Finite-Elemente-Methode mit dem Programm CalculiX verwendet. Als Beispiel wird der Elektromotor des Toyota Prius II im Detail betrachtet. Hierbei werden die unterschiedlichen Lasten modelliert, dazu zählen neben der Zentrifugalkraft auch der Innendruck durch eine Presspassung sowie die elektromagnetischen Kräfte. Für die Modellierung von Kräften auf der Rotoroberfläche wird eine Methodik zur Umsetzung in CalculiX entwickelt und anhand eines Beispielmodells demonstriert. Der angestrebte Festigkeitsnachweis kann im Rahmen dieser Arbeit erbracht werden. Weiterhin wird gezeigt, dass der Einfluss der elektromagnetischen Kräfte im Arbeitspunkt mit der höchsten Drehzahl sehr gering ausfällt. Insgesamt bietet diese Arbeit die Grundlagen für mechanische Modellierungen von Rotoren unter Berücksichtigung aller Kräfte. Dies kann direkt auf andere Elektromotoren angewendet werden.
Fahrflächenschäden
(2004)
In der Fachliteratur wurde mehrfach versucht, die durch Rollkontaktermüdung hervorgerufenen Schienenfehler bruchmechanisch zu analysieren, wobei zufriedenstellende Lösungen offensichtlich nicht gefunden wurden. Die eigenen bruchmechanischen Analysen wurden bei Berücksichtigung der Kaltverformung des Schienenmaterials durchgeführt, wodurch die Materialeigenschaften nicht mehr isotrop, sondern orthotrop und abhängig vom Grad der Kaltverformung sind. Die bruchmechanischen Rißausbreitungsanalysen wurden unter der konservativen Annahme eines geneigten Einzelrisses bei zweidimensionaler Idealisierung durchgeführt. Hinsichtlich der Beanspruchung wurde angenommen, daß die Schiene an der Fahrfläche biege-druck- und kontakt-beansprucht ist. Die bruchmechanischen Analysen wurden als Monte-Carlo-Simulation gestaltet, wobei die bruchmechanischen Rißwachstumseigenschaften in Abhängigkeit der jeweils erreichten Rißtiefe berücksichtigt wurden. Aus dem Streufeld der simulierten Rißausbreitungskurven wurde als repräsentativ diejenige Kurve genommen, der eine Rißwachstumsgeschwindigkeit von 90% zugeschrieben wurden kann. Diese repräsentative Rißwachstumskurve wurde modifiziert, um letztlich eine Kurve zur Bewertung der sich entwickelnden Rollkontaktermüdungsrisse abzuleiten. Die Analysen für die Head Checks und die Squats unterscheiden sich nur durch unterschiedliche Rißneigungswinkel, die für Head Checks im Mittel 16,4°, für Squats im Mittel 10,1° betragen. Um das bruchmechanische Problem der Ausbreitung der Rollkontakt-Ermüdungsrisse umfassend zu betrachten, sind auch Analysen und Bewertungen für Risse vorgenommen worden, die aus der geneigten Richtung in den Querschnitt der Schiene umgeschlagen sind. Der Querriß wird idealisiert mit einer geraden, horizontalen Rißfront, wobei anders als bei den Rollkontakt-Ermüdungsrissen die Temperaturbeanspruchung für das Rißwachstum wesentlich ist. Angesichts des Umstandes, daß Head Checks in großer Zahl hintereinander auftreten, und daß eine dann gebrochene Schiene bei der weiteren Beanspruchung durch die Fahrzeuge weitere Brüche zur Folge hat, ist ebenfalls analysiert worden, wie tief die Risse sein müssen, die zu derartigen Folgebrüchen führen. Die an der Fachhochschule Brandenburg durchgeführten bruchmechanischen Untersuchungen wurden finanziert von der Dr. Hermann und Ellen Klaproth-Stiftung und von der Deutschen Bahn AG betreut. Beiden Institutionen sei an dieser Stelle herzlich gedankt.
Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered. Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered.
Gegenstand dieser Arbeit, ist die Rückgewinnung von Frequenzinformationen aus
pulsweitenmoduliertem Licht. Einleitend wird auf das zu bearbeitende Thema eingegangen.
Anschließend werden die Grundlagen erläutert, welche für das Verständnis
der Arbeit notwendig sind. Dem folgt ein Entwurf mit mehreren Möglichkeiten
zur Herleitung eines Satzes von PWM-Frequenzen. Danach wird auf Grundlage der
PWM-Frequenzen, eine Simulation für die Frequenzrückgewinnung durchgeführt.
Single dielectric microspheres can manipulate light focusing and collection to enhance optical interaction with surfaces. To demonstrate this principle, we experimentally investigate the enhancement of the Raman signal collected by a single dielectric microsphere, with a radius much larger than the exciting laser spot size, residing on the sample surface. The absolute microsphere-assisted Raman signal from a single graphene layer measured in air is more than a factor of two higher than that obtained with a high numerical aperture objective. Results from Mie’s theory are used to benchmark numerical simulations and an analytical model to describe the isolated microsphere focusing properties. The analytical model and the numerical simulations justify the Raman signal enhancement measured in the microsphere-assisted Raman spectroscopy experiments.