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Increasingly stringent emission limits have made particulate filters necessary for gasoline engines. Similar to diesel applications, gasoline particulate filters (GPFs) can be monitored by differential pressure measurement or by the radio-frequency-based filter diagnosis (RF sensor). In addition to measuring the soot loading, ash detection is critical for monitoring the GPF over the entire vehicle lifetime. Because the RF sensor detects the filter loading through a change in the dielectric properties of the GPF, it can detect not only soot but also ash. In diesel applications, the RF sensor has already demonstrated its potential for ash detection. To verify the feasibility of simultaneous ash and soot monitoring for GPFs, filters were loaded with ash on an engine test bench and measured on a lab test bench under defined synthetic exhaust gas conditions. By evaluating resonant modes, soot and ash could be clearly distinguished, as ash mainly affects the resonant frequency, while soot also changes the quality factor due to its high dielectric losses. However, higher soot loadings could not be detected by the resonant parameters, but instead by a frequency-averaged transmission signal. While the presence of ash caused an offset in this signal, its sensitivity to soot was not affected. Thus, the influence of ash can be corrected if the signal in the soot-free filter state is known, e.g., from the behavior of the resonant parameters. Therefore, even with a continuously increasing ash loading over the lifetime of a vehicle, an accurate soot detection is possible with the RF sensor.
In fatigue strength assessment, the methods based on ideal elastic stresses according to Basquin and the less established method based on elastic-plastic stress quantities according to Manson, Coffin and Morrow are applied. The former calculates loads using linear-elastic stresses, the latter requires elasticplastic evaluation parameters, such as stresses and strains. These can be determined by finite element analysis (FEA) with a linear-elastic constitutive law, and subsequent conversion to elastic-plastic loads, using the macro support formula by Neuber. In this contribution, an alternative approach to approximate elastic-plastic parameters proposed by Glinka is compared to the the strain-life method using Neuber's formula, as well as the stress-life method of Basquin. Several component tests on 42CrMoS4-QT specimens are investigated. To determine the input data for the fatigue strength evaluations, the entire test setup is computed by FEA. The nodal displacements from these validated full-model simulations are used as boundary conditions for a submodel simulation of a notch, whose results serve as input for the fatigue strength assessments. It is shown that all approaches provide a reliable assessment of components. Our key result is that the strain-life method using the concept by Glinka for notch stress computation, yields improved results in fatigue strength assessments.
Although magnesium and its alloys are promising candidates as biodegradable implant materials, the tendency for localized corrosion mechanism in physiological environment limit their biomedical application. Electropolishing is an attractive strategy for improving the corrosion behaviour of metals, but it is still largely unexplored in magnesium materials. In this study, the characterization of electropolished surfaces of AM50 and pure magnesium was performed, focussing on their in vitro degradation behaviour in cell medium. Corrosion rates were evaluated using potentiodynamic polarisation. The surface morphology before and after the onset of corrosion was investigated by scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy. The presented electropolishing process led to improved surface performances, observable by significantly lower corrosion rates (0.08 mm·year-1 in Dulbecco's modified Eagle's medium), lower arithmetical mean height (0.05 µm), lower water contact angle (25-35°) and lower micro hardness (35-50 HV 0.1) compared to mechanically and chemically treated surfaces. MgO/Mg(OH)2 could be detected on electropolished surfaces. The localized corrosion mode could be reduced, but not entirely prevented. Electropolishing shows great potential as post-treatment of magnesium-based components, but detailed tests of the long-term corrosion behaviour are an important area of future research.
Commercially available contact angle (CA) measuring devices usually do not allow for the application of magnetic fields to the sample under test. A setup for measuring the CA of liquids on magnetosensitive surfaces has been developed specifically for investigating the surfaces of magnetoactive elastomers (MAEs). The addition of a programmable linear stage, which moves a permanent magnet, allows for fine control of the magnetic field applied to the MAE without the need for large and power-consuming electromagnets. Paired with a custom control and evaluation software, this measurement setup operates semiautomatically, limiting operator error and increasing precision, speed, as well as repeatability of static and dynamic CA measurements for different magnetoactive materials. The software is equipped with robust droplet fitting algorithms to avoid experimental challenges arising with soft magnetoactive materials, such as the curling of sample edges or diffuse non-reflective surfaces. Several application examples on MAE surfaces, both processed and unprocessed, are presented.
Eine Herausforderung performancebasierter Prüfverfahren zur Bewertung der Dauerhaftigkeit ist die Beschleunigung natürlicher Mechanismen. Dies ist notwendig, um innerhalb kurzer Zeit die Langzeit-Leistungsfähigkeit ermitteln zu können. Die Bestimmung der Frost-Tausalzbeständigkeit von Beton kann durch den CDF-Test erfolgen, welcher für Betone mit ausreichendem Frost-Tausalz-Widerstand sehr gut funktioniert. Bei Proben mit einer unzureichenden bzw. unbekannten Performance können erhöhte Randabwitterungen auftreten, welche durch das Ablösen des seitlichen Abdichtbands entstehen. Der zunehmende Randeinfluss führt so zu einer Verfälschung der Ergebnisse und zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Performance des Bauteils. In diesem Beitrag werden Mörtel- und Betonprobekörper mit unterschiedlichen Abwitterungsraten in Anlehnung an das CDF-Verfahren untersucht. Zusätzlich wird die Oberflächenschädigung der Proben anhand einer neuartigen Messmethode mittels hochauflösendem 3D-Laserscanning ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Randeffekte mit der Laserscan-Methode umgangen und vergleichbare Ergebnisse zu den CDF-Untersuchungen erzielt werden können. Somit können Betone ohne Randeinflüsse charakterisiert und eine präzise Prognose der Langzeitbeständigkeit getroffen werden.
Die Carbonatisierung von Beton kann einerseits zu Schäden bei Stahlbetonbauwerken führen, andererseits kann der Beton so CO2 speichern und damit seinen CO2-Fußabdruck verringern. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie eine effiziente Beschleunigung der Carbonatisierung durch Anlegen eines geringen äußeren Drucks erreicht werden kann. Damit wird neben der Diffusion der wesentlich schneller ablaufende Transportmechanismus der Permeation ausgenutzt, der das CO2 tiefer in das Probeninnere transportiert und damit in kurzer Zeit die Bestimmung des Carbonatisierungswiderstand zementgebundener Materialien ermöglicht. Hierzu wurde eine Prüfeinrichtung entwickelt, die es ermöglicht, die CO2-Konzentration und in gewissen Grenzen auch relative Luftfeuchte sowie die Temperatur gezielt einzustellen und zu steuern, um so Mörtel- und Betonproben schnell und präzise zu carbonatisieren. Der Einfluss verschiedener Druckstufen und Wechselzyklen wird dargelegt und die resultierenden chemischen und physikalischen Veränderungen der Proben bestimmt. Als besonders effizient und gleichzeitig realitätsnah erwies sich die konstante CO2-Beaufschlagung mit 3 Vol.-% CO2 mit zusätzlichem, moderatem Gasdruck. Das hier entwickelte Verfahren kann daher genutzt werden, um Betone schnell und effizient in zeitraffenden Materialtests hinsichtlich Carbonatisierungswiderstand zu charakterisieren.
Review of elasto-static models for three-dimensional analysis of thick-walled anisotropic tubes
(2023)
Most shell or beam models of anisotropic tubes under bending have no validity for thick-walled structures. As a result, the need to develop three-dimensional formulations which allow a change in the stress, strain and displacement distributions across the radial component arises. Basic formulations on three-dimensional anisotropic elasticity were made either stressor displacement-based by Lekhnitskii or Stroh on plates. Lekhnitskii also was the first to expand these analytical formulations to tubes under various loading conditions. This paper presents a review of the stress and strain analysis of tube models using three-dimensional anisotropic elasticity. The focus lies on layered structures, like fiber-reinforced plastics, under various bending loads, although the basic formulations and models regarding axisymmetric loads are briefly discussed. One section is also dedicated to the determination of an equivalent bending stiffness of tubes.
BACKGROUND: Thrombosis remains a critical complication during venovenous extracorporeal membrane oxygenation (VV ECMO). The involvement of neutrophil extracellular traps (NETs) in thrombogenesis has to be discussed. The aim was to verify NETs in the form of cell-free DNA (cfDNA) in the plasma of patients during ECMO.
METHODS: A fluorescent DNA-binding dye (QuantifFluor®, Promega) was used to detect cell-free DNA in plasma samples. cfDNA concentrations from volunteers (n = 21) and patients (n = 9) were compared and correlated with clinical/technical data before/during support, ECMO end and time of a system exchange.
RESULTS: Before ECMO, patients with a median (IQR) age of 59 (51/63) years, SOFA score of 11 (10/15), and ECMO run time of 9.0 (7.0/19.5) days presented significantly higher levels of cfDNA compared to volunteers (6.4 (5.8/7.9) ng/μL vs. 5.9 (5.4/6.3) ng/μL; p = 0.044). Within 2 days after ECMO start, cfDNA, inflammatory, and hemolysis parameters remained unchanged, while platelets decreased (p = 0.005). After ECMO removal at the end of therapy, cfDNA, inflammation, and coagulation data (except antithrombin III) remained unchanged. The renewal of a system resulted in known alterations in fibrinogen, d-dimers, and platelets, while cfDNA remained unchanged.
CONCLUSION: Detection of cfDNA in plasma of ECMO patients was not an indicator of acute and circuit-induced thrombogenesis.
Hintergrund/Zielsetzung
Der Beitrag befasst sich mit dem Wissenstand und der Einstellung der Bevölkerung. Betrachtet werden die Übermittlung und Verfügbarkeit von Gesundheitsdaten, Gesundheitsregister, die elektronische Patientenakte, Einwilligungsverfahren für die Übermittlung von Daten und der Zugriff auf Gesundheitsdaten zu Forschungszwecken.
Methoden
Die Studie basiert auf einer computergestützten Telefonbefragung (Dual-Frame) bei einer Zufallsstichprobe der Bevölkerung in Deutschland im Zeitraum 01.-27.06.2022 (n = 1.308).
Ergebnisse
Der Wissensstand zur Übermittlung von Gesundheitsdaten an Krankenkassen ist hoch, wohingegen das Vorhandensein zentraler Sterbe-, Impf- und Gesundheitsregister sowie der Zugriff auf Gesundheitsdaten durch behandelnde Ärztinnen und Ärzte überschätzt werden. Die Akzeptanz medizinischer Register ist sehr hoch. Die elektronische Patientenakte ist bei der Hälfte der Bevölkerung unbekannt, die Nutzungsbereitschaft ist eher gering ausgeprägt; bei der Übertragung von Daten wird eine Zustimmungsoption bevorzugt, und über achtzig Prozent würden die Daten der elektronischen Patientenakte zur Forschung freigeben. Drei Viertel würden ihre Gesundheitsdaten allgemein zur Forschung freigeben, insbesondere an Universitäten in Deutschland, wobei meist Anonymität Bedingung ist. Die Bereitschaft zur Datenfreigabe steigt mit der Höhe des Vertrauens in die Presse sowie in Universitäten und Hochschulen, und sie sinkt, wenn ein Datenleck als schwerwiegend erachtet wird.
Diskussion und Schlussfolgerung
In Deutschland besteht, wie in anderen europäischen Ländern, eine große Bereitschaft zur Freigabe von Gesundheitsdaten zu Forschungszwecken. Dagegen ist der Wunsch zur Nutzung der elektronischen Patientenakte eher gering. Ebenso niedrig ist die Akzeptanz einer Widerspruchsoption, die jedoch als Voraussetzung für eine erfolgreiche Einführung einer elektronischen Patientenakte gilt. Vertrauen in die Forschung und staatliche Stellen, die Gesundheitsdaten verarbeiten, sind zentrale Faktoren.
In the field of software engineering, graph-based models are used for a variety of applications. Usually, the layout of those graphs is determined at the discretion of the user. This article empirically investigates whether different layouts affect the comprehensibility or popularity of a graph and whether one can predict the perception of certain aspects in the graph using basic graphical laws from psychology (i.e., Gestalt principles). Data on three distinct layouts of one causal graph is collected from 29 subjects using eye tracking and a print questionnaire. The evaluation of the collected data suggests that the layout of a graph does matter and that the Gestalt principles are a valuable tool for assessing partial aspects of a layout.