Fachbereich Technik
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The surface to volume ratio in thermal physics: from cheese cube physics to animal metabolism
(2008)
Twice in a blue moon
(2009)
Despite the increasing number of accidents in process industry caused by human error, there are still too few efforts devoted to this area. This is mainly caused by people's tendency to overestimate human's capability in interacting with their working environment and moreover by the unavailability of reliable analysis methods.
Because of the current lack of adequate methods, human factors (HF) analysis is not widely performed in process industry. Some HF techniques developed in the process industry were examined regarding their practical applicability and were unfortunately proved to be unsuitable for an elaborate HF analysis. Therefore, a new approach was developed, which provides a systematic way in performing a qualitative HF analysis to achieve a safer operation and decrease the number of human failure events.
HF consideration during the design of a process plant is the key to minimize accidents caused by human error in process industry. Thus, an approach to incorporate HF into design phase is described in this article, which can help achieving a safer operation as early as possible with minimized costs. © 2009 American Institute of Chemical Engineers Process Saf Prog 2009
Ist Wasserstoff der unbegrenzte Energieträger der Zukunft? Ist die Brennstoffzelle als Energieumwandlungssystem denkbar, welches geräuschlos Strom erzeugt und dabei Emissionsfreie arbeitet? Wird der Lithium-Akku eine Möglichkeit sein elektrische Energie sicher, zuverlässig, und dauerhaft zu speichern? Wie ökologisch, ökonomisch und nachhaltig sind diese Technologien heute bzw. werden sie in 20 Jahre sein? In der Arbeit wurden zu den Fragestellungen Antworten und Szenarien gefunden und bewertet. Im Mittelpunkt steht das Automobil mit einer Brennstoffzelle als Energiewandlungssystem.
Vortrag im Rahmen der „Hochschulreihe“ an der Fachhochschule Brandenburg am 17. Juni 2009, 19.00 Uhr, im Hörsaal 027 des Informatikzentrums Die gegenwärtige Zeit ist charakterisiert durch einen Umbruch unseres Hochschulwesens in einem noch nie erlebten Ausmaß. Der sogenannte Bologna-Prozeß, mit dem die Veränderun-gen meistens begründet werden, betont als Schlüssel zur Schaffung des Europäischen Hoch-schulraumes insbesondere die arbeitsmarktbezogene Qualifikation seiner Bürger. Damit die Studenten und die Absolventen der Hochschulen durch ihr Studium nicht zu willi-gen, mehr oder weniger gut funktionierenden Arbeitnehmern geschult, sondern zu selbständig denkenden und verantwortungsbewußt handelnden Persönlichkeiten herangebildet werden, ist es notwendig, daß ihnen neben ihrem fachlichen Wissen auch ein fundierter Einblick in die Entstehung und Entwicklung der eigenen Fachdisziplin gegeben wird. Da dieses Ziel weder in der Vergangenheit, noch in der Gegenwart in ausreichendem Maße realisiert wurde – erinnert sei in diesem Zusammenhang daran, daß seit 1996 an den deutschen Universitäten 17 Lehr-stühle für Wissenschaftsgeschichte dem Rotstift zum Opfer gefallen sind – , ist die im März dieses Jahres erhobene Forderung des Deutschen Hochschulverbandes zu begrüßen, daß die Fächer Wissenschaftsgeschichte und Ethik in allen Studiengängen zum Pflichtlehrangebot erhoben werden sollten. Der Vortrag im Rahmen der Hochschulreihe hat das Ziel, hierbei für die Ingenieurwissenschaften einen kleinen Beitrag zu leisten.
Karl-Otto Edel, Brandenburg, 16. März 2009 Der 1999 von 29 Bildungsministern bei ihrem Treffen in Bologna angestoßene Strukturreformprozeß geht mittlerweile in das zehnte Jahr seiner Existenz. Die Bilanz der Reformen im zehnten Jahr zeigt ernüchternde Resultate. Von den hochfliegenden Plänen zur Schaffung eines einheitlichen Europäischen Hochschulraumes ist nicht viel übrig geblieben.
Karl-Otto Edel: Stationen auf dem Weg unseres Absolventen Thomas Schnitzer: Beruf – Abitur – Studium – Diplom – Promotion – Professur. Dargelegt werden die Stationen der beruflichen Entwicklung des Absolventen der Fachhochschule Brandenburg, der als erster nach der Promotion zum Dr.-Ing. zum Professor berufen wurde.
Karl-Otto Edel: Die Mark Brandenburg: universitäres Ödland oder akademisches Musterland? 500 Jahre akademische Bildung in der Mark Brandenburg. Kurzfassung des Inhalts des Vortrages im Rahmen der „Hochschulreihe“ an der Fachhochschule Brandenburg am 22. Oktober 2008. Wenn die Universitäten zu Bologna und zu Paris stets im Zusammenhang mit dem Beginn der Universitätswesens in Europa genannt werden, so ist es nicht unangemessen, die Mark Brandenburg bzw. das aus ihm hervorgegangene Preußen als Ursprungsland des modernen Hochschulwesens zu bezeichnen. Betrachtet werden die Entwicklungen der akademischen Bildung, ausgehend von der Gründung der Viadrina in Frankfurt an der Oder im Jahre 1506 bis in die Gegenwart.
Karl-Otto Edel: Die Macht der Sprache in der Wissenschaft. Kurzfassung des Inhalts des Vortrages im Rahmen der Hochschulreihe an der Fachhochschule Brandenburg am 16. April 2008. Hatten sich die 1999 in Bologna versammelten Bildungspolitiker, die die Bologna-Deklaration unterzeichneten, verpflichtet, die vereinbarten Ziele bei uneingeschränkter Achtung der Vielfalt der Kulturen und Sprachen umzusetzen, so zeigt die praktische Umsetzung, daß unsere Politiker unter der angestrebten Internationalisierung die Durchführung der akademischen Lehrveranstaltungen in englischer Sprache verstehen. Um die Bedeutung der Sprache, insbesondere auch unserer Muttersprache, im Rahmen der Wissenschaften würdigen zu können, werden die Entwicklungen nachgezeichnet, die seit der Zeit Karls des Großen bis in die Gegenwart erfolgten.
Für Läuferteile von Industriegasturbinen werden aufgrund der mechanischen und thermischen Beanspruchungen Schmiedeteile aus niedriglegierten Stählen verwendet, die höchsten Qualitätsanforderungen genügen müssen.Alle möglichen Einflussgrößen, die während der Fertigung und der anschließenden Betriebsphase zu einer kritischen Minderung der Qualität des Werkstoffes führen können, müssen im Vorfeld zuverlässig identifiziert werden.Als ein Qualitätskriterium wird die Oberflächenverfärbung des Werkstoffes kontrolliert, da so Aussagen über mögliche thermische Überbeanspruchung und somit einer Schädigung des Werkstoffes getätigt werden können.Um nun gesicherte Aussagen über die Bildungstemperaturen und –zeiten dieser Anlauffarben ableiten zu können, wird ein statistisch möglichst gut abgesicherter Zusammenhang zwischen der beobachteten Anlauffarbe und ihrer Bildungstemperatur und –zeit gesucht.
Trotz seiner dringenden Reformbedürftigkeit ist auch heute noch das deutsche Diplomstudium grundsätzlich erfolgreich und erneuerungsfähig. In Kenntnis der neueren internationalen Entwicklungen in Dänemark, Finnland, Griechenland, Großbritannien, den USA und Indien ist es vorschnell und nicht zu akzeptieren, das seit mehr als einem Jahrhundert existierende deutsche Hochschuldiplom zum Auslaufmodell zu erklären und die akademische Bildung ausschließlich auf das angeblich international – von wem auch immer – anerkannte Bachelor-Master-System umzustrukturieren.
Aus einer Gegenüberstellung der Absolventenzahlen der jeweiligen Abschlüsse in Deutschland und den USA ergibt sich der Schluß, daß durch die Einführung der Bologna-Abschlüsse zusammen mit den konkreten politischen Zielvorgaben das akademische Bildungsniveau in Deutschland in einem für ein Industrieland gefährlichem Maße gesenkt werden wird.
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.
Die Bologna-Deklaration ist eine politische Willensbekundung der Unterzeichner, die durch die informelle Versammlung der europäischen Wissenschaftsminister vorangetrieben wird. Wegen des fehlenden Rechtscharakters der Deklaration gibt es keine rechtliche Verpflichtung, die vereinbarten Ziele umzusetzen, keine Rechtsansprüche oder Verpflichtungen zwischen den Teilnehmerländern untereinander, insbesondere auch keinen Anspruch auf Anerkennung der Studien und Abschlüsse im Ausland. Die platte Übernahme der US-amerikanischen Abschlußbezeichnungen des gestuften Studiums stellt einen Bruch mit den Traditionen der deutschen Hochschulen dar und steht im offenen Widerspruch zu der im Bologna-Abkommen feierlich unterzeichneten Achtung vor der eigenen Kultur, Sprache und Tradition. Während die durch das gestufte Studiensystem charakterisierten angelsächsischen Länder von ihrem traditionellen System Abschied nehmen und – teilweise expressis verbis – auf das einhundertjährige bewährte deutsche Diplomstudium zugehen, verordnen Politiker unseren Hochschulen eine Roßkur mit höchst fatalen Folgen für die Zukunft. Diesen Bestrebungen sollte Einhalt geboten werden, damit in Ruhe und mit Überlegung eine inhaltliche Reform begonnen werden kann, die die Stärken unseres Bildungssystems wieder innerhalb Deutschlands und weltweit zur Geltung bringt, anstatt es auf das niedrigste bekannte Niveau des Bachelors zu reduzieren.
Der Name der italienischen Stadt Bologna ist für die akademische Bildung in zweifacher Hin-sicht von grundlegender Bedeutung: 1. Im 12. Jahrhundert entstand in Bologna aus einer Juristenschule die erste europäische Universität mit später vier Fakultäten, die zusammen mit der im gleichen Zeitraum entstandenen Universität in Paris das Vorbild für die Hochschulen in Europa wurde. 2. Im Jahre 1999 verabredeten die in Bologna zusammengekommenen Vertreter von 29 Ländern die Bildung eines zu schaffenden „Europäischen Hochschulraums“. Ziel die-ser Verabredung ist die Erhöhung der Mobilität der Studenten sowie die Erhöhung der Internationalität und der Attraktivität des Studiums. Um diese Ziele zu erreichen, sind als Strukturmaßnahmen einzuführen: · gestufte Studiengänge mit den akademischen Abschlüssen Bachelor und Master – ent-sprechend dem angelsächsischen, speziell dem US-amerikanischen Bildungssystem – sowie als weitere Möglichkeit ein Doktoratsstudiengang, · die an den Hochschulen durchgeführten Lehrveranstaltungen zu modularisieren, d.h. zu Komplexen, den sogenannten Modulen, zusammenzufassen · und ein Vergleichssystem zur Bewertung des Studienaufwandes als Europäisches Kreditpunkt-Transfer-System (ECTS-System). Anfangs wurde das neue Graduierungssystem als Alternative zu dem in Deutschland beste-henden System propagiert. Seitens der Politik wird jedoch in zunehmendem Maße darauf ge-drängt, das bisherige System der Staatsexamens-, Diplom- und Magister-Studiengänge mit dem Jahr 2010 generell abzuschaffen und durch das gestufte Bachelor-Master-System zu er-setzen, wobei · ausschließlich das gestufte Bachelor-Master-System finanziell gefördert wird, · eine großflächige Erprobung aber übersprungen · und eine allgemeine breite Akzeptanz bei den Studenten und in der Gesellschaft nicht abgewartet werden soll. Um den Stand der akademischen Bildung in Deutschland werten zu können, ist ein Rückblick auf die Entwicklung in den vergangenen Jahrhunderten notwendig. Neben bemerkenswerten Veränderungen zeigt sich auch eine gewisse Kontinuität bei den Hochschulen. Im Umfeld der Hochschulen vollziehen sich gegenwärtig Umbrüche in vielfältiger Form in Deutschland, aber auch in anderen europäischen Ländern. Um diese mit ihren nicht unbedingt als positiv einzu-schätzenden Auswirkungen verstehen zu können, ist ein kritischer Blick auf das US-amerikanische Hochschul-Bildungssystem hilfreich. Die vorgesehenen Strukturänderungen bei der akademischen Ausbildung sind nicht ein rein „akademisches“ Problem. Sie sind letztlich in hohem Maße problematisch für die gesamte Gesellschaft und insbesondere auch für die künftige Leistungsfähigkeit der Volkswirtschaft unseres Landes.
Reusable solid wheels manufactured of the old steel BV1 (nearly equivalent to the solid or monobloc wheel steel R1 according to the new nomenclature) show in some cases rolling defects on the surface of the wheel disc. The fatigue behaviour of such defects is analysed by means of the linear-elastic fracture mechanics and Monte Carlo simulation and assessed to be able to derive the allowable defect size for the non-destructive testing. This paper was firstly presented at the Second International Symposium on Fatigue Design FD’95, held in Helsinki (Finland) on 5 – 8 September 1995. The complete research report is published under the title „Oberflächendefekte im Scheibenbereich” (Manufacturing surface defects in the disc area of solid wheels). The research work was sponsored by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund“ wurde das Thema „Analyse und Bewertung des Verhaltens rißartiger Oberflächendefekte im Scheibenbereich von Eisenbahnvollrädern mit den Metho-den der probabilistischen Bruchmechanik“ behandelt. Der Abschlußbericht zu dem Projekt, das im Zeitraum von 1995 bis 1997 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wurde, ist an der Fachhochschule in Brandenburg an der Havel im April 1998 fertiggestellt worden. Wiederverwendbare Eisenbahnvollräder von Güterwagen, die aus dem Vollradstahl BV1 her-gestellt wurden, zeigen in einigen Fällen das Vorhandensein von Oberflächenfehlern in Form von Überwalzungen im Bereich der Radscheibe. Analysiert und bewertet wurde im Interesse der Betriebssicherheit das Dauerfestigkeitsverhalten sowie das Rißwachstumsverhalten von Ermüdungsrissen, die von solchen Überwalzungen ausgehen. Um den Einfluß der Streubreite der wesentlichen Parameter der Beanspruchung und der Beanspruchbarkeit auf die Dauerfes-tigkeit und die zyklische Rißausbreitung erfassen und die für die Betriebssicherheit erforderli-chen zulässigen Riß- bzw. Defektgrößen festlegen zu können, sind die bruchmechanischen Analysen als Monte-Carlo-Simulation gestaltet worden. Ziel der Analysen war es, zulässige Defektgrößen für die zerstörungsfreie Bauteilprüfung bei Gewährleistung der Dauerfestigkeit der mit Überwalzungen behafteten Vollräder auf wissenschaftlich fundierter Basis abzuleiten, da praktische Erfahrungen mit derartigen Defekten nicht vorlagen.
Schienenfehler in Form von Beschädigungen, Rissen und Brüchen entstehen einerseits durch die Herstellung, andererseits aber vor allem durch die betriebliche Nutzung der Gleise. Ange-sichts neuerer Entwicklungen wurde am 16. und 17. November 2000 an der Fachhochschule in Brandenburg an der Havel ein Internationales Symposium „Schienenfehler“ durchgeführt, um den gegenwärtigen Stand bei der Erfassung und der Behandlung der Schienenfehler sowie bei der wissenschaftlichen Analyse ihres Verhaltens und ihrer Entwicklung zu dokumentieren und einen engen Dialog zwischen Forschung und Praxis anzuregen, um letztlich die Sicher-heit und die Wirtschaftlichkeit des Eisenbahnbetriebes weiter zu verbessern. Die 20 Vorträge befaßten sich mit den Problemkreisen Betriebserfahrungen, Beanspruchung und bruchmecha-nische Analyse, Rollkontaktermüdung und den Lebenszykluskosten. Die Referenten kamen aus Deutschland, Großbritannien, Österreich, Rußland, der Schweiz und Ungarn.
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.
Ein teutscher Baccalaureus
(2006)
Mit der Gründung der Berliner Universität setzte 1810 die grundlegende Reform des deut-schen Hochschulwesens ein, die zusammen mit der Postulierung der „Freiheit von Lehre und Forschung“ im Jahre 1848 zur weltweiten Ausstrahlung und Anerkennung führte. Der nächste Umbruch in der BRD erfolgte um und nach 1968, durch den die sogenannte „Ordinarienuni-versität“ in die „Gremienuniversität“ umgewandelt wurde. Übrig blieben davon neben der Studiengebührenfreiheit viele ungelöste Probleme. Seit den 1990er Jahren wird versucht, das prinzipiell bewährte, einstufige Studiensystem in ein mehrstufiges, „europäisches“ umzuwan-deln, während die Länder mit traditionell zweistufigem System (Großbritannien, USA, In-dien) die Zwischenstufe des Bachelors in zunehmendem Maße als obsolet fortfallen lassen.