Fachbereich Technik
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Institute
Probing joint strength and distortion in gas metal arc lap joining of aluminum and steel sheets
(2019)
Aus Schaden wird man klug! Zwei Jahrhunderte Bemühungen um die Sicherheit des Schienenverkehrs
(2017)
6. Resümee
Der vorstehend dargelegte Parforce-Ritt durch die Geschichte des Eisenbahnwesens mit spezieller
Betrachtung von ausgewählten Schadensfällen und aus ihnen abgeleiteter Schlußfolgerungen
zeigt, daß aus Schadensfällen sehr wohl Erkenntnisse abgeleitet werden können, um
künftig Schäden zu verhüten. Sowohl der Wissenschaft und ihren Repräsentanten als auch den
Verantwortungsträgern im Eisenbahnwesen fällt hierbei naturgemäß eine bedeutsame Rolle
zu. Daß Entscheidungen und Vorgaben „aus höherer Warte“ mitunter zu Fehlleistungen führen
können, dokumentierte der Wunsch nach der Realisierung der „bewährten Fischbauchform“
für die von Birkinshaw gewalzten Schienen. Daß Vorgaben von höherer Stelle aber
auch positive und lange anhaltende Wirkungen haben können, hatte sich 1975 in Kirchmöser
gezeigt durch die damals angeregte Befassung des neuen Mitarbeiters mit Rissen und Brüchen
im Bereich des Eisenbahnwesens auf der Grundlage der Bruchmechanik.
Daß mit der wissenschaftlichen Analyse von Schadensfällen und den daraus zu ziehenden
Schlußfolgerungen nicht immer so umgegangen wird, wie es im Interesse der Gesellschaft mit
der ethischen Verantwortung der Wissenschaft für Menschenleben und die Verhinderung materieller
Schäden angemessen sein sollte, zeigt u.a. die Rezension von Pusch zu dem Buch
„Einführung in die bruchmechanische Schadensbeurteilung“ [50]: „Neben einer Vielzahl von
Beispielen für die erfolgreiche bruchmechanische Bauteilbewertung unter Einbeziehung von
Rissen bzw. rißähnlicher Spannungskonzentrationsstellen sowie der Werkstoffentwicklung
und dem beanspruchungsgerechten Werkstoffeinsatz ist hierbei auch die Analyse von Schadensfällen
und die Ableitung von Maßnahmen für die Schadensverhütung von ökonomischer
und ökologischer Bedeutung. Der letztgenannte Anwendungsbereich, im Schrifttum häufig
aus vereinbarter Vertraulichkeit unterrepräsentiert, ist Gegenstand des vorliegenden Titels,
wobei der Autor an einer Vielzahl von anschaulich erläuterten Beispielen bruchmechanischer
Schadensfallanalysen auf eigene Arbeiten als Forscher und Hochschullehrer verweisen kann.“
Konstatiert werden muß, daß der Umgang mit Schadensfällen und ihrer wissenschaftlichen
Aufarbeitung im Ausland - erinnert sei an dieser Stelle an die spektakulären Eisenbahnbetriebsunfälle
von Woodlawn bei Marshall (Texas, USA) am 12. November 1983 und bei Hatfield
nahe London (Großbritannien) am 17. November 2000 - wesentlich offener, unvoreingenommener
und letztlich effektiver ist als in Deutschland. Gutachten werden hierzulande zur
Monopolisierung der Wissenschaft genutzt, was - unabhängig, ob institutionell oder individuell
veranlaßt, - mit Fug und Recht als eine spezielle Art wissenschaftlichen Fehlverhaltens zu
disqualifizieren ist.
Nicht auszuschließen ist, daß sich die Wissenschaft durch ihre Repräsentanten auf Irrwege
begibt, wie es aus der Vergangenheit bekannt ist, als Otto von Guericke und Gottfried Wilhelm
Leibniz aufgefundene Knochen als zu einem Einhorn gehörig interpretierten [51]. Ein
ähnlicher Irrtum ist es wohl, wenn bei der Rollkontaktermüdung von Eisenbahnschienen dem
in die Risse eingedrungenen Wasser eine hydraulische Sprengwirkung zugeschrieben wird,
die für die weitgehend gradlinige Rißausbreitung verantwortlich sein soll bei vollständiger
Vernachlässigung der durch die Rollkontaktbeanspruchung geänderten Eigenschaften des
Schienenstahls.Können die Darlegungen als Anregung zum Befassen mit der technischen Vergangenheit aufgefaßt
werden, so sollte aus der Sicht des dargelegten wissenschaftlichen Betätigungsfeldes,
der Bruchmechanik, gezeigt werden, daß mit Hilfe bruchmechanischer Analysen die Ursachen
aufgetretener Schäden geklärt werden können, sei es für die Lebensdauer rißgeschädigter
Bauteile, für die Gefährlichkeit von Rissen oder welche Maßnahmen dazu geführt hätten,
den Bruch zu vermeiden. Kann auf diese Weise die Verantwortlichkeit für aufgetretene Schäden
geklärt werden, so ist es doch wichtiger, künftig ähnliche Schäden zu vermeiden!
Was aus den vorstehenden Darlegungen aber auch abgeleitet werden kann, ist die Erkenntnis,
daß die Entwicklung der technischen Wissenschaften nicht ausschließlich im Selbstlauf erfolgt,
sondern mitunter in starkem Maße auch durch Schadensfälle und durch Persönlichkeiten,
die sich der Lösung der Problematik annehmen, vorangetrieben wird.
Infrared Yellowstone
(2017)
Und es werde Feuer
(2017)
Und es werde Feuer
(2017)
Kurzdarstellung
Kolumbien ist ein agrarwirtschaftlich geprägtes Land, indem eine Vielzahl verschiedener
landwirtschaftlicher Produkte, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Kaffee oder Reis, angebaut
werden. Durch die jährlich anwachsende Menge an produzierten Gütern steigt auch die jährlich
produzierte Menge an landwirtschaftlichen Abfällen, welche Anwendung als erneuerbare
Energieträger finden können. Aufgrund der Tatsache, dass es in weiten Teilen Kolumbiens,
gerade in den ländlichen agrarwirtschaftlich geprägten Gebieten, Probleme mit der
Energieversorgung gibt, könnten die landwirtschaftlichen Abfälle genutzt werden, um vor Ort
Energie zu erzeugen und die Entwicklung dieser Regionen zu fördern.
Die Forschungsgruppe „Biomass and Optimization of Thermal Systems” (BIOT) der „National
University of Colombia“ beschäftigt sich mit genau diesem Thema. In dem Projekt „Efficient
Use of Alternative Carbonaceous Fuels in the Power Generation in Colombia by
Implementation of Fluidized Bed Reactors” ist geplant, eine zirkulierende Wirbelschichtanlage
zur Vergasung von Biomassepartikeln zu konstruieren. Wirbelschichtreaktoren besitzen
hervorragende Wärmetransporteigenschaften, sowie gute Partikelkontaktraten, welche
notwendig für einen thermochemischen Wandlungsprozess sind [1]. Das Ziel des Projektes ist
es zu untersuchen, welche der vor Ort anfallenden landwirtschaftlichen Abfälle effizient genutzt
werden können, um Energie durch Vergasungsprozesse unter Anwendung einer
Wirbelschichtanlage zu produzieren.
Die Auslegung des Wirbelschichtreaktors und die Modellierung des thermochemischen
Wandlungsprozesses hängt stark von den physischen und fluiddynamischen Eigenschaften der
verwendeten Biomassepartikel ab. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der
experimentellen Bestimmung der wesentlichen Eigenschaften der Biomassepartikel. Dazu
gehören: die Partikelgrößenverteilung, der mittlere Partikeldurchmesser, die Schütt- und
Partikeldichte und der Feuchtigkeitsgehalt. Im Weiteren werden Fluidisierungsversuche mit
Mischungen aus Quarzsand, welcher als Bettmaterial dient, und verschiedenen zugeführten
Mengen an Biomassepartikeln durchgeführt. Dabei werden die charakteristischen Kenngrößen,
wie die Lockerungsgeschwindigkeit, und die Art der Fluidisierung bzw. die Art der sich
ausbildenden Schicht experimentell ermittelt, um Erkenntnisse darüber zu erlangen, ob die
verschiedenen landwirtschaftlichen Abfälle erfolgreich fluidisiert werden können.
A theoretical model for the tread slip and the effective rolling radius of the tyres in free rolling
(2017)
Conceptual ontology of prospective risk analysis in medical environments - the OPT-Model-Ontology
(2015)
Experimente mit IR- Kameras
(2014)
RMOD-K Tyre model Family
(2013)
Abstract
Stehaufkreisel sind faszinierende physikalische Spielzeuge, die scheinbar die Schwerkraft auszutricksen vermögen: Nach anfänglicher Rotation drehen sie sich so um, dass sie schließlich auf der früheren Spitze rotieren. Hochgeschwindigkeits-Videos ermöglichen es, die komplizierten mathematischen Lösungen ihrer Bewegung experimentell zu überprüfen.
Abstract
Wer kennt es nicht, das Flackern von Lampen, das bei empfindlichen Menschen Kopfschmerzen verursachen kann? So etwas kann bei Entladungsröhren mit ungünstigen Eigenschaften der phosphorisierenden Beschichtung auftreten. Mit moderner Technik lässt sich dieses Problem lösen. Hochgeschwindigkeits-Videos zeigen verschiedene Phänomene, die beim Betrieb von Entladungsröhren auftreten.
Rotwein zu Wasser
(2015)
Abstract
Die Sensoren von Digitalkameras sind fähig, Licht im Nahinfraroten (NIR) bis hin zu Wellenlängen von 1100 nm aufzunehmen. Infrarotfilter blockieren diesen für den Menschen nicht sichtbaren Spektralbereich, um irritierende Falschfarbeneffekte in den Aufnahmen zu verhindern. Diese Filter sind aber entfernbar, und derart umgerüstete Kameras erschließen eine verblüffende Welt. Beim Übergang zum NIR ändern sich die optischen Eigenschaften vieler Objekte. In Landschaftsaufnahmen werden Blätter zu den hellsten Objekten. Rotwein, Cola oder Kaffee werden scheinbar zu Wasser. Man kann zudem unter die Oberfläche von Farben, Stoffen, Lacken und sogar der Haut schauen.
Die Gurke leuchtet komplex
(2015)
Abstract
Das Experiment, bei dem eine Essiggurke elektrisch stimuliert leuchtet, gehört zum Standardrepertoire vieler Schulen und Hochschulen. Meist wird es zur Elektrizitätslehre oder zur Atomphysik vorgeführt, inklusive vordergründig einleuchtender Erklärung. Eine genauere Untersuchung zeigt jedoch, dass der Mechanismus komplexer als gedacht ist. Die Lichtemission entsteht in einem Zusammenspiel von Elektrolyse und hohen Elektrodentemperaturen. Dabei regen wahrscheinlich vor allem exotherme Wasserstoff- oder Knallgasreaktionen das Natriumlicht an.
Springende Hüpfgummis
(2015)
Der Trick mit der Tischdecke
(2015)
Abstract
Eine Tischdecke unter einem Service feinsten Porzellans wegzuziehen ohne dass etwas vom Tisch fällt und zerbricht ist sicher eine Herausforderung. Aber viele Vorführungen, auch in Experimentalphysik-Vorlesungen beweisen: es funktioniert. Hochgeschwindigkeits-Videos können diesen heiklen Experimenten physikalische Details entlocken.
Abstract
Das Flimmern der Sterne, von manchen als romantisch empfunden, ist für Astronomen ein Ärgernis. Selbst bei klarer Luft scheinen die Sterne herumzuhüpfen und in ständiger Bewegung zu sein. Das Maß des Seeings, wie die Wissenschaftler sagen, beschränkt das räumliche Auflösungsvermögen von Teleskopen. Mit einer einfachen Versuchsanordnung und einer Hochgeschwindigkeits-Kamera lässt sich dieses Phänomen im Labor nachstellen und analysieren.
Light-emitting pickles
(2015)
Abstract
We present experiments giving new insights into the classical light-emitting pickle experiment. In particular, measurements of the spectra and temperatures, as well as high-speed recordings, reveal that light emission is connected to the polarity of the electrodes and the presence of hydrogen.
Flickering lamps
(2015)
Abstract
Many processes in electromagnetism vary with time. Some of them are well known, in particular those related to line frequencies of 50 Hz or 60 Hz such as fluctuating light output of discharge and incandescent lamps. The flickers of discharge and incandescent lamps have quite different physical principles involved, which are investigated experimentally using high-speed cameras and theoretically using simplified models. The topic is related to other phenomena such as the transient behaviour of phosphor layers covering the screen of oscilloscopes and the time-varying Lorentz force acting on the filament of light bulbs. All studies are well suited for teaching selected aspects of electromagnetism and light at undergraduate level at university.
Abstract
A very old and well-known magical trick is the so-called tablecloth pull. A table is covered with a tablecloth, on top of which are certain objects. The task is to remove the tablecloth while the objects—which must not be touched—stay on top of the table. This article describes the physics behind the experiment, and presents examples recorded with high-speed cameras.
Bouncing Poppers
(2015)
Abstract
Toys are known to attract interest in physics and they are therefore often used in physics teaching of various topics. The present paper deals with a simple toy, the so-called “hopper popper,” which, similar to superballs, can be used when teaching mechanics. We suggest some experiments and describe the basic physics of this toy, also providing background information for teachers.
abstract
Nature provides many beautiful optical phenomena that can be used to teach optical principles. Here we describe an interdisciplinary education project based on a simple computer model of the colors observed in the famous thermal pools of Yellowstone National Park in the northwestern United States. The primary wavelength-dependent parameters that determine the widely varying pool colors are the reflectance of the rocks or the microbial mats growing on the rocks beneath the water (the microbial mat color depends on water temperature) and optical absorption and scattering in the water. This paper introduces a teaching module based on a one-dimensional computer model that starts with measured reflectance spectra of the microbial mats and modifies the spectra with depth-dependent absorption and scattering in the water. This module is designed to be incorporated into a graduate course on remote sensing systems, in a section covering the propagation of light through air and water, although it could be adapted to a general university optics course. The module presents the basic 1-D radiative transfer equation relevant to this problem, and allows them to build their own simple model. Students can then simulate the colors that would be observed for different variations of the microbial mat reflectance spectrum, skylight spectrum, and water depth. © (2015) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.
abstract
A large part of photonics research and development, as well as commercial applications such as optical data transmission or infrared thermal imaging, occurs in the infrared spectral range between 0.8 μm and 15 μm. However, relatively little material is so far available for experimentally teaching the physics and optics of this spectral range. We report a respective new approach in the near infrared (NIR) range between 0.8 μm and 1.7 μm that allows visualization of a number of fascinating physics phenomena. First, we use the near-infrared sensitivity of silicon-based detectors in rather inexpensive video cameras and digital single-lens reflex cameras by removing the infrared-blocking filter and replacing it with a visible-radiation blocking filter. Second, we utilize modern NIR cameras based on InGaAs detectors. With both camera types we illustrate and explain a number of physics concepts that are especially suitable for curricula in optics and photonics. Examples include the strangely bright appearance of vegetation, contrast enhancement between clouds and sky, the initially surprising differences of optical material properties between the VIS and NIR range, the possibilities of visualizing buried hidden structures and texts, and recent medical applications to locate blood vessels below the skin. © (2015) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.
Visible and invisible mirages: comparing inferior mirages in the visible and thermal infrared
(2015)
Abstract
Visible (VIS)-light and thermal infrared (IR) inferior mirages in the 8–14 μm waveband have been observed simultaneously for the takeoff and landing of various airplanes at distances of several kilometers. Similarities as well as differences between the VIS and IR mirages are discussed.
© 2014 Optical Society of America
Abstract
Simultaneous visible and long-wave infrared (IR) images of the Moon were used with a simple energy-balance model to study the spatial pattern of lunar surface temperatures. The thermal images were obtained with a radiometrically calibrated, compact, low-cost, commercial IR camera mounted on a small telescope. Differences between the predicted and measured maximum Moon temperatures were used to determine the infrared optical depth (OD), which represents the path-integrated extinction of an elevated layer of wildfire smoke in the atmosphere. The OD values retrieved from the IR Moon images were combined with simultaneous OD measurements from a ground-based, zenith-pointing lidar operating at a wavelength of 532 nm to determine an IR-to-visible OD ratio of 0.50±0.18 for moderately aged wildfire smoke aerosol.
© 2014 Optical Society of America