bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
A Fluorometric Fullerenol Sensor for Rapid Detection of Ionic and Non-Ionic Surfactants
Authors: Härmä H. , Laakso S. , Pihlasalo S. , Hänninen P.
Published: December 2013

A fullerenol sensor utilizing fluorescence quenching of a labeled protein was developed for rapid detection and quantification of ionic (cetyltriammonium bromide (CTAB), sodium dodecyl sulphate, (SDS)) and non-ionic (Tween 20 and Triton X-100) surfactants in solution. The sensor is based on the competitive adsorption of the surfactants and the fluorescently labeled protein to fullerenols – hydroxylated buckminsterfullerenes. The fluorescence quenching between fullerenols and the fluorochrome-labeled protein was detected and related to the replacement of the labeled protein by the surfactants. The non-ionic surfactants could be measured at sub to low micromolar concentrations whereas significantly higher concentration of ionic surfactants was required to efficiently cover the fullerenol surface. The combination of the novel fullerenol sensor with existing micro titer plate fluorometric instrumentation can find use as a versatile and rapid probe for tracing various types of surface active molecules.
The Micelle-to-Vesicle Phase Transition in Dilute Aqueous Solution from Undecylamine Induced by Metal(II) ion (Cu2+)
Authors: Wang G. , Li G.
Published: December 2013

A metal(II) ion (Cu2+)-induced vesicle phase was prepared from a mixture of n-undecylamine and CuCl2in aqueous solution. Cu2+-ligand coordination with n-undecylamine results in the formation of molecular bilayers because Cu2+can firmly bind to the amine groups of n-undecylamine which reduced the area of the head-group. In this system, no counterions in aqueous solution exist because of the Cu2+-ligand coordination, and the bilayer membranes are not shielded by salts. The vesicles were determined by transmission electron microscopy (TEM) images and dynamic light scattering (DLS) measurements.
Synthesis and Performance of 2,3-Bis(stearoloxy)-propyltrimethylamine Quaternary
Authors: Jiang Z.-Z. , Li Q.-X. , Geng T.
Published: December 2013

In this study, an attempt has been made to synthesize esterquat by esterification of stearic acid and 3-dimethylamino-1,2-propanediol (DMAPD) followed by quaternization with dimethyl sulfate, resulted in new quaternary useful as biodegradable fabric softener (2,3-bis(stearoloxy)-propyltrimethylamine [DMAPDEQDMS]). The softening property, biodegradation of DMAPDEQDMS were investigated, and compared with distearyl dimethylammonium chloride (D1821) and other ester quaternary. The results showed that DMAPDEQDMS's biodegradation was better than that of D1821, and its softening property was comparable with D1821. It is a new style softener with excellent properties, which can replace D1821.
Surface Activity and Adsorption Properties of New Perfluorinated Carbohydrate Surfactants
Authors: Nowicki J. , Sokolowski A. , Reksa D.
Published: December 2013

This paper presents the results from the research on the synthesis of new perfluorinated carbohydrate surfactants. Surface active properties were studied for new surfactants and their wettability was evaluated on selected solid surfaces.
Preparation and Characterization of a Phosphorous Free and Non-Nitrogen Antiscalant in Industrial Cooling Systems
Authors: Fu C. , Zhou Y. , Huang J. , Xie H. , Liu G. , Wu W. , Sun W.
Published: December 2013

A novel nonpolluting type of calcium phosphate and iron(III) antiscalant MCn was synthesized. The observation shows that MCn causes a disordered calcium phosphate. Furthermore, both calcium phosphate and iron(III) inhibition increase with increasing degree of polymerization of MCn from 5 to 13, and the dosage of MCn plays an important role on calcium phosphate and iron(III) inhibition. Inhibition mechanism is proposed the interactions between calcium or iron ions and polyethylene glycol (PEG) are the fundamental impetus to restrain the formation of the scale in cooling water systems.
Syntheses and Properties of New Double-tail Trisiloxane Surfactants with Both Hydrolysis Resistance and High Spreading Ability
Authors: Peng Z. , Liufu Y. , Zhang L. , Chen J.
Published: December 2013

New double-tail trisiloxane surfactants of the general formula R1NR2CH2CH(OH)CH2O(CH2CH2O)xCH3 (R1 = Me3SiOSiMe(CH2)3 · OSiMe3; R2 = Me3SiOSiMe((CH2)3OCH2CH(OH)CH2)OSiMe3; x = 8.4, 12.9, 17.5, 22) have been synthesized. The spreading ability (SA) values of the double-tail trisiloxane surfactants solutions (1.0 × 10−3 mol/L) with average ethoxy units of 8.4, 12.9 and 17.5 on ficus microcarpa leave surface are more than 9 within 3 minutes, and their SA values on the parafilm surface are over 15 within 10 minutes at a concentration of 5.0 × 10−3 mol/L. In alkaline environment (pH = 10.0) the hydrolysis resistant ability (HRA) of the double-tail trisiloxane surfactant containing average ethoxy units of 8.4 with the surface tension of aqueous solution (1.0 × 10−3 mol/L) of less than 23 mN/m over 170 days, is far better than the others’. It is suggested that a more flexible spacer between hydrophobic groups and hydrophilic groups in double-tail trisiloxane surfactants molecules, not only can improve their SA on low-energy solid surfaces, but also improve their HRA.
Physicochemical Properties of Cetyltributylphosphonium Bromide in the Presence of Additives
Authors: Tikariha D. , Ghosh K. K.
Published: December 2013

Physicochemical behavior of cetyltributylphosphonium bromide (CTBuPB) surfactant in presence of additives (urea, thiourea and sucrose) has been studied by conductometric measurement at 303–320 K. The critical micelle concentration (CMC) and degree of micellar ionization (α), increases with increasing concentration of additives (urea, thiourea and sucrose). The standard Gibbs free energy of micellization (ΔGom), enthalpy of micellization (ΔHom) and entropy of micellization, (ΔSom), have been obtained by applying the mass action model. The free energy and enthalpy of micellization have found to be negative in all the systems.
Adsorption Studies of Basic Green 4 from Aqueous Solution on Ca2+ Exchanged Clay
Authors: Bangash F. K. , Alam S. , Khan M.
Published: December 2013

The adsorption of basic green 4 from aqueous solution on calcium exchanged clay (Attock-Ca and Swat-Ca) was studied. Clays were first purified and activated with H2SO4 and then exchanged with Ca2+ ions. Clay was characterized by BET surface area, XRD and SEM/EDS. The adsorption kinetic at 298 K and 306 K showed that the first order models were applied to the data. The rate constant increased with the rise in temperature of adsorption/activation. Thermodynamic properties (ΔE≠, ΔH≠, ΔS≠ and ΔG≠) for the adsorption process were calculated. Positive values of ΔH≠ showed that the adsorption of basic green 4 is endothermic. Positive values of ΔS≠ reflected the increase in the disorder of the system at the solid-solution interface during adsorption. The Gibbs free energy, which is the driving force for adsorption is negative indicating spontaneous adsorption. Freundlich's and Langmuir's models described the equilibrium adsorption study and found to fit the experimental data.
Evaluation of Physico-Chemical Interactions between Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) and Alcohol Ethoxylates
Authors: Malihi F. B. , Khaani A. , Changizi N. , Adeeb B.
Published: December 2013

Linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is the most widely used surfactant in household products. The dominance of LAS is particularly apparent in laundry detergents, dishwashing liquids, household cleaners, and institutional/industrial cleaners, where it accounts for over 3 million tons per year worldwide consumption. However, detergency performance of LAS is decreased in hard water due to lower solubility and surfactant loss in the presence of calcium and magnesium ions. In this study behavior of an aqueous binary surfactant mixture composed LAS and nonionic surfactants was investigated. Ethoxylated alcohols (C12–C14) with 7 EO and 2 EO units were mixed with LAS in laundry detergent formulations, and performance factors including detergency, solubility, and efficiency and effectiveness of surface tension reduction were examined. Analysis of surface tension data indicated strong molecular interaction between LAS and nonionic surfactant. The results indicated that the addition of low amounts of the nonionic surfactant lowers significantly CMC of the mixed surfactant system, and causes the formation of mixed micelles containing predominantly nonionic molecules which provide water hardness protection for LAS. The overall improvement in detergency appears to be due to: lower CMC of the mixed surfactant system which improves soil solubilization, solubilization of Ca(LAS)2, and reduction of free calcium ions which frees up soluble LAS in solution to adsorb at fabric-soil interfaces for enhanced soil removal.
Influence of Heat Treatment on the Performance of Polymers as Gypsum (CaSO4· 2H2O) Scale Inhibitors for Industrial Water Applications
Authors: Amjad Zahid
Published: December 2013

The inhibition of gypsum precipitation by homo-, co-, and terpolymers has been examined in aqueous solution. It has been found that polymer performance as gypsum inhibitor depends upon polymer composition, type of comonomer, and functional groups. Results on the evaluation of polymers suggest that compared to co- and terpolymers, homopolymers containing carboxyl group are effective gypsum inhibitors. The impact of heat treatment (150°C to 240°C) on the performance of various homo-, co-, and teropolymers as gypsum inhibitors has also been investigated. It has been observed that all polymers lose performance to a varying degree when exposed to thermal treatment. Performance data on co- and terpolymers containing amido group show improved performance after heat treatment suggesting the formation of carboxyl group. Scanning electron microscopic investigations of gypsum crystals grown in the presence of polymers show that structures of these crystals are highly modified.
Determination of Polyaromatic Hydrocarbons in Domestic, Commercial and Industrial soot samples
Authors: Iqbal Yousaf , Sohail Syed Muhammad , Ahmad Imtiaz , Saeed Khalid
Published: December 2013

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were determined in domestic, commercial and industrial soot samples via HPLC. The study showed that benzo[a]pyrene (bap) was not present in most of the samples. The highest quantity of BaP was found in Pakistan Particle Board where its concentration was 259.12 mg/kg. The high quantity of other PAHs such as chrysene (CHR), anthracene (ANT), fluorene (FL), naphthalene (NAP), phenanthrene (PHE), acenaphthylene (ACP) and flouranthene (FTH) were found in tandoor, kabab karayi, tabakhee, brick kiln and motor car soot samples. The low concentration of most of the PAH compounds in most of the samples might be due to their photooxidative, biological and microbial degradation.
Effect of Microbubble Mixtures on the Washing Rate of Surfactant Solutions in a Swirling Flow and an Alternating Flow
Authors: Ushida Akiomi , Hasegawa Tomiichi , Amaki Keiko , Narumi Takatsune
Published: December 2013

Wastewater from laundry cleaning contributes to water pollution, and the amount of detergent used needs to be reduced. In the present study, water, four types of surfactants, and their microbubble mixtures were used, and washing rates were measured in swirling flows and alternating flows. The microbubble/water mixtures (average particle diameter: 25 μm; mixed with air at 1.5 vol % in water) achieved washing rates higher than those of water alone. Furthermore, microbubbles mixed with an aqueous surfactant solution had a washing rate that depended on the ionization of the surfactant: the mixtures with microbubbles and non-ionic and anionic surfactants had a washing rate that was higher than that of aqueous non-ionic and anionic surfactant solutions without microbubbles. The surface tensions of microbubble/water mixtures and mixtures of microbubbles with non-ionic and anionic surfactants were lower than those without microbubbles. These results provide evidence of an enhanced washing effect for microbubble mixtures in laundry cleaning.
Synthesis and Properties of Cationic Ester-Containing Gemini Surfactants
Authors: Xu Hujun , Kang Peng , Wang Zhongcai , Ye Kang
Published: December 2013

A series of cationic Ester-containing Gemini surfactants, alkanediyl-α- and ω-bis(dimethyl acyloxyethylammonium bromide), were synthesized and symbolized as II-m-n (m = 12; n = 3, 4, 6). The surfactants were characterized by 1H-NMR. The surface active properties and thermodynamic properties of these surfactants at different temperatures were studied by the measurement of surface tension and electric conductivity. The esterquat Geminis surfactants of this work were found to have strong formation capacity of micellization, and the critical micelle concentration (CMC) of these surfactants are about 2.63 × 10−4 to 4.17 × 10−4 mol L−1, which is one order of magnitude smaller than that of the corresponding esterquat monomer. The Gibbs free energy of surface adsorption (ΔGad

0) and micellization (ΔGm

0) are all negative (−74.73 kJ mol−1 to −82.11 kJ mol−1 and −42.87 kJ mol−1 to −49.38 kJ mol−1). The thermodynamic parameters of these surfactants indicate that the surface adsorption and micellization are all enthalpy driven.
Standardization of the instrumented indentation test
Authors: Wehrstedt Alois , Ullner Christian
Published: December 2013

This article gives an overview of the development of the international standardization work for “Instrumented indentation testing” ISO 14577. The historical development and the main topics of this new international standard are described and discussed.
Fatigue behaviour of railway wheels at different temperatures
Authors: Walther Frank , Eifler Dietmar
Published: December 2013

This paper aims at a better understanding of the fatigue behaviour of highly loaded railway wheel materials under special consideration of the microstructural gradients in the wheels/tires due to the industrial heat treatments and elevated temperatures developing in the wheel/rail contact area during service loading. The experiments with specimens machined from original components were performed with servohydraulic testing systems. In addition to mechanical hysteresis measurements, the change of the specimen temperature and the electrical potential (voltage) due to plastic deformation processes were recorded in ambient temperature tests. Besides characteristic cyclic softening and hardening processes, dynamic strain ageing effects were observed in a defined temperature range in constant amplitude tests. The microstructural characterisation of the different material conditions was done by light (LM), scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy together with digital image processing.
Systematische Schadensanalyse
Authors: Wolf Karl
Published: December 2013

Kurzfassung

Zunehmende Anforderungen an Geräte bzw. Bauteile auf den Gebieten der Luft- und Raumfahrt, der Wehrtechnik und anderen Bereichen der Technik erfordern den Einsatz optimierter Werkstoffe hinsichtlich der Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit. Um Konstruktionen technisch-wirtschaftlich optimal auslegen zu können, müssen zuverlässige Kenntnisse über das Beanspruchungsspektrum in der Praxis vorliegen. Dies ist jedoch wegen Unsicherheiten in den zu erwartenden Betriebsbedingungen in den meisten Fällen schwierig. Diese Kenntnislücke kann durch systematische Schadensanalyse insbesondere durch Aussagen zum Werkstoffverhalten bei Grenzbeanspruchungen weitestgehend geschlossen werden.
CFK-Piezokeramik-Verbunde zerstörungsfrei charakterisieren
Authors: Pohl Jürgen
Published: December 2013

Kurzfassung

Adaptive Strukturen sollen sich selbstregelnd unterschiedlichen Betriebs- bzw. Umgebungsbedingungen anpassen. Komposite aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit integrierten oder applizierten Piezokeramiken sind hierfür attraktive Werkstoffsysteme. Es werden Beispiele der zerstörungsfreien Charakterisierung bis zur Nutzung strukturinhärenter Möglichkeiten hierfür (health monitoring) vorgestellt.
Wolframkarbideinschlüsse in Flugtriebwerksrotoren
Authors: Mook Gerhard , Feist Wolf-Dieter , Hinken Johann
Published: December 2013

Kurzfassung

Fertigungsinduzierte Anomalien in hoch beanspruchten Bauteilen sind trotz ihres seltenen Auftretens zur häufigsten Ursache für das Versagen von Turbinenscheiben in Flugtriebwerken geworden. Dazu gehören Wolframkarbidpartikel, die während der spanenden Bearbeitung von Nickelbasis- oder Titanlegierungen durch Bruch des Hartmetallwerkzeuges in das Werkstück eingelagert werden können. Da diese Partikel zu Startpunkten von Rissen werden können, müssen sie sicher detektiert und lokalisiert werden. Der Beitrag beschreibt elektromagnetische Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe.
Oberflächenmodifikation von Biomaterialien durch Mikrostrukturierung*
Authors: Rota Astrid , Schlüter Claudia , Salk Natalie
Published: December 2013

Kurzfassung

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden mikrostrukturierte Oberflächen aus möglichen Implantatmaterialien gefertigt. Als Design dienten verschiedene Oberflächenprofile sowie Säulenstrukturen variiert im Durchmesser und Abstand. Biologische Untersuchungen zeigten den Einfluss der strukturierten Flächen auf die Adhäsion von Bakterien und Zellen. Humane Fibroblasten, HeLa-Zellen und das Bakterium staphylococcus epidermidis wurden eingesetzt, um das Adhäsions- und Aufwachsverhalten auf den jeweiligen Strukturen zu bestimmen. Im Allgemeinen kann sowohl die Optimierung als auch die Verhinderung von Zellwachstum und Zelladhäsion betrachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeiten können auf andere Biomaterialien übertragen werden und eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung von medizinischen Implantaten und Instrumenten sowie Zellkulturgefäßen.
Erhöhung des Range of Motion durch große Keramikköpfe und ein spezielles Design des Keramikinlays*
Authors: Oberbach Thomas , Salomon Dirk , Glien Wilfried
Published: December 2013

Kurzfassung

Es wurde nach Möglichkeiten gesucht, durch konstruktive Maßnahmen das Range of Motion keramischer Gleitpaarungen zu erhöhen und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Impingement- und damit verbundenen Subluxationsvorgängen weiter zu verringern. Als konstruktive Lösungen wurden der Einsatz keramischer Gleitpaarungen größer 28 mm Durchmesser und eine Abflachung der Keramikinlays in Betracht gezogen. Die Ermittlung des Range of Motion bei Flexion und Extension erfolgte mittels einer CAD-Simulation.
Hot cracking in the HAZ of laser-drilled turbine blades made from René 80
Authors: Neidel Andreas , Riesenbeck Susanne , Ullrich Thomas , Völker Jörg , Yao Chunming
Published: December 2013

Advanced film cooling technologies for hot gas path components in gas turbine engines with still constantly increasing inlet temperatures require special manufacturing processes. Today, laser radiation is the preferred means of drilling a large number of small-diameter cooling holes in turbine parts made of nickel-base superalloys. Most of these materials, however, exhibit a relatively high susceptibility to hot cracking in the heat affected zone (HAZ) adjacent to the recast layer. Comprehensive metallographical examinations have been performed to optimise laser drilling parameter settings to minimize hot cracks. In the case of René 80, there seems to be a pronounced microstructural influence on hot cracking sensitivity, i.e. identical laser parameters may produce quite different crack lengths, dependent upon local microstructure in the immediate vicinity of the drilled hole. Grain size, grain boundary morphology and orientation, and primary carbide distribution apparently have a significant influence. These interdependencies should be taken into account when acceptable crack lengths are specified. As far as conventionally investment cast components are concerned, influencing local microstructural features with economically viable effort may be unrealistic.
Key Curve-Einprobenverfahren zur Ermittlung dynamischer Risswiderstandskurven
Authors: Baer Wolfram
Published: December 2013

Kurzfassung

Moderne Regelwerke zur Bewertung der Bauteilsicherheit integrieren zunehmend bruchmechanische Konzepte. Notwendige Voraussetzungen zur praktischen Anwendung dieser Regelwerke für konkrete Beanspruchungsbedingungen sind jedoch bislang nicht immer hinreichend bzw. zufrieden stellend erfüllt.

Von besonderer Bedeutung ist dabei der Sicherheitsnachweis für Unfallszenarien, bei denen im Werkstoff bzw. Bauteil infolge dynamischer Belastung schnelle Änderungen des Spannungs- und Verzerrungszustandes auftreten. Für diese Beanspruchungsbedingungen stehen zur Ermittlung von Risswiderstandskurven an Gusseisenwerkstoffen mit Kugelgraphit derzeit lediglich kosten- und werkstoffintensive Mehrprobenverfahren zur Verfügung. Aufgrund dessen ist hier die Weiterentwicklung der bruchmechanischen Prüfmethodik notwendig.

Im vorliegenden Beitrag wird deshalb zunächst über die Aufarbeitung und Systematisierung publizierter Key Curve-Einprobenverfahren zur Ermittlung dynamischer Risswiderstandskurven berichtet, die seit ca. 25 Jahren mit unterschiedlichem Erfolg bislang fast ausschließlich für Stähle eingesetzt wurden. Ausgehend davon wird eine Bewertung hinsichtlich ihres Anwendungspotentials für duktile Gusseisenwerkstoffe bei dynamischen Belastungsbedingungen vorgenommen. Zusammenfassend werden als fortgeschrittene und für weitere Untersuchungen Erfolg versprechende Key Curve-Verfahren ein analytischer Ansatz sowie ein numerisches Verfahren herausgestellt.
Lifetime calculation under multiaxial random loading with regard to microcrack growth*
Authors: Ahmadi Arash , Zenner Harald
Published: December 2013

Generally, most machine parts are loaded with a combination of different variable forces and moments which often causes a state of multiaxial stress in the fatigue-critical areas of the parts. In most cases, a nonproportional cyclic multiaxial state of stress occurs. Compared to in-phase loading, multiaxial loading with a phase shift between the stress components and a load ratio of τa/τa ≈ 0.5 between tension/compression and torsion leads to a significant influence on the fatigue lifetime. The reason is the changing direction and rotation of the principal stresses during one cycle. In this paper, a model is designed to simulate the damage process based on the growth of microcracks under the influence of cyclic loading. Crack growth is initially dominated by shear stresses leading to microstructurally short cracks (stage I) and continues to grow under the influence of normal stresses (physically short cracks). The results of the lifetime estimation generated by means of the new concept based on microcrack growth are compared and verified with those experiences obtained from multiaxial fatigue testing.
A statistical measure of the non-proportionality of stresses – investigations and applications*
Authors: Gaier Christian
Published: December 2013

In mechanical engineering, fatigue assessment based on Finite Element analysis of components, where complex non-proportional loads are acting on, plays an important role in identifying critical spots, and predicting the lifetime, till crack initiation. In this contribution the life time analysis of a dynamically loaded crankshaft of a V6 diesel engine is demonstrated. Finite Element method, multi-body system simulation and an elasto-hydrodynamic simulation of the oil film have been combined for a modal analysis in the frequency domain. Based on these results a fatigue analysis follows to identify the critical engine speed range. In notches rotating principal stresses can be found, which reduce the lifetime significantly. To quantify the non-proportionality of stresses and the resulting decrease of the fatigue limit, a statistical measure originally proposed by Chu et al. is applied. The critical plane criterion has been used in conjunction with a stress based method (concept of synthetic S/N-curves, influence parameter concept) and linear damage accumulation according to Miner's rule.
Multiaxial fatigue life and strength criteria for non-proportional loading*
Authors: Skibicki Dariusz
Published: December 2013

In the article a proposal of loading non-proportionality measure H for sinusoidal biaxial loading has been presented. On the basis of non-proportionality measure, there has been proposed a bending and torsional fatigue strength, with a phase shift of components and the mean value has been proposed. Moreover, a high-cycle fatigue life criterion based on the same non-proportionality measure has been proposed. The predictive capability of both criteria were demonstrated by analysing experimental results from the literature. The predicted results are generally in good agreement with the experimental ones.
Virtuelle Bewertung von Fügestellen im Karosseriebau*
Authors: Lieven Wolfram , Schick Alexander , Stenger Ralph , Yousefi-Hashtyani Farhad
Published: December 2013

Kurzfassung

Entscheidend für die rechnerische Auslegung der Betriebsfestigkeit von Pkw-Karosserien und Anbauteilen ist der Einsatz von leistungsfähigen Methoden zur Simulation der Fügestellen. Insbesondere die virtuelle Simulation der Schweiß- und Klebenähte bzw. der Schweiß- und Clinchpunkte einer Pkw-Karosserie ist wesentliche Voraussetzung für eine spätere fehlerfreie Hardwarevalidierung des Fahrzeugs. Im Mittelpunkt dieses Beitrags steht die Modellierung und Lebensdauerabschätzung von Schweißpunkten in Gesamtfahrzeugberechnungen bei der Überfahrt des virtuellen Prüffeldes sowie in virtuellen Komponententests, z.B. Türzuschlagversuchen. Anhand der Variation von Modellierungstechniken und Vergleichen mit Ergebnissen aus Hardwareversuchen wird deren Eignung auf die Vorhersagegenauigkeit überprüft.
Nitriding of a 42CrMo4 and a 34CrAlNi7 steel in a fluidized bed furnace
Authors: Cömert Zekeriya , Topuz Polat , Sagin Ahmet , Topuz Ahmet
Published: December 2013

This contribution presents a study about the design and the manufacturing of a fluidized bed furnace. Nitriding was carried out by using fluidized bed furnace and optimum process parameters were determined for nitriding. In these experiments DIN 7225 and DIN 8550 steels were used, and as a first step two types of steel were hardened and tempered. Nitriding was carried out by using N2 + NH3 at 520°C and 570°C. Nitriding times were selected as 3, 6 and 12 hours. The thickness of nitride layers varied from 6.1 to 39.73 mm. The hardness of nitride layers varied from 605 to 1114 HV. The tensile strength of the specimens were found between 618 and 1162 MPa. Their yield strength values varied from 479 to 939 MPa and their impact resistance values were found between 2.25 J/cm2 and 84 J/cm2. Effect of nitriding on the mechanical properties of the specimens are discussed.
Normung in der Kerntechnik
Authors: Steuer Jürgen
Published: December 2013

Kurzfassung

Dieser Beitrag vermittelt einen Überblick über die kerntechnische Normung in der Bundesrepublik Deutschland aus der Sicht des Normenausschuss Materialprüfung (NMP) — Fachbereich 7 — Kerntechnik im DIN
The effect of the crack/bondline seperation distance on the stress intensity factor for the opening mode
Authors: Hedia Hassan S. M.
Published: December 2013

Experimental work and a three dimensional FEA were carried out to study the effect of the crack/bondline separation distance on the stress intensity factor (SIF) of crack opening mode I for complete homogeneous, bonded similar and bonded dissimilar materials. The local SIF (KI) has numerically been evaluated using the Ansys package program. A three-dimensional finite element analysis (FEA) model has been developed for specimens made of different homogeneous materials such as plexiglas bonded to similar material (plexiglas) with epoxy as a filler material and bonding of dissimilar materials such as plexiglas and white iron with epoxy. The number of elements along the crack front and crack tip has been considered and has been changed to determine the effects on the value of the stress intensity factors. The results for the stress intensity factors KI have been obtained using a linear elastic fracture mechanics (LEFM) approach. A good agreement regarding the behavior of SIF has been observed between the FEA and the fracture toughness experiments. The results indicate that the SIF increases as the crack/bondline separation distance increases. However, the experiments showed that the fracture toughness decreases as the crack/bondline separation distance increases.
Anwendung von Kennwerten in der Betriebsfestigkeitsanalyse*
Authors: Wallmichrath Marc , Hanselka Holger
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Fertigungsprozess hat oftmals einen signifikanten Einfluss auf das Materialverhalten und die Werkstoffkennwerte für die Lebensdaueranalyse. Dieser Einfluss kann experimentell oder mit Näherungslösungen abgeschätzt werden. Mit Hilfe von fertigungsabhängigen Werkstoffkennwerten und experimentellen oder rechnerischen Spannungsanalysen kann die Betriebsfestigkeit von Bauteilen zuverlässig bewertet werden.
Effect of Stress on Ultrasonic Response in Detection and Sizing of Cracks
Authors: Pitkänen Jorma , Laukkanen Anssi , Kemppainen Mika , Virkkunen Iikka
Published: December 2013

In different NDT techniques huge developments have been achieved during the last few years with regard to crack detection and sizing. In a large range of materials, cracks are one of the most dangerous defect types. A crack is a planar reflector, which is sometimes extremely difficult to detect and to be sized. A crack can be totally open, partly closed or even totally closed because of compressive stresses. The effects of stresses cause problems, for instance, in in-service inspections of nuclear power plants in detection and sizing of closed cracks. This phenomenon causes similar effects in all kinds of plants and components. In this study some experimental inspections have been carried out as well as some FEM calculations of stress field around the crack and compared to corresponding measurements in literature. Materials used for this study are austenitic and ferritic piping steel. The dynamic load applied to the cracks was in form of different thermal cycles. The maximum temperature variations were from 20°C to 600°C depending on each dynamic loading cycle. Different types of ultrasonic methods were used in the measurements. The effect of closure on the response of normal ultrasonic practical probes was recorded. Dynamic loading during ultrasonic measurement gives clear evidence on the effect of the crack closure as well as on the amplitude variation limits in ultrasonic testing.
Festigkeits- und Betriebsfestigkeitsanalyse von PKW-Karosserien auf Basis virtuell ermittelter Betriebslasten*
Authors: Lieven Wolfram , Warnecke Ulrike , Schick Alexander , Le-The Hung
Published: December 2013

Kurzfassung

Bei der Adam Opel GmbH werden in jedem Projekt konsequent die Statik und die Betriebsfestigkeit der Karosserie bereits ab den frühen Entwicklungsphasen rechnerisch simuliert. Die erforderlichen Belastungs-Zeit-Verläufe werden durch eine MKS-Simulation mit virtueller Prüfstrecke ermittelt. Um die Karosseriefestigkeit zu beurteilen, werden Schlaglochdurchfahrten mit nicht linearen FE-Modellen simuliert. Um die Betriebsfestigkeit zu errechnen, wird u.a. die Methode der Modalen Superposition für ein getrimmtes Karosseriemodell angewendet. So können relevante Schwachstellen detektiert werden, ohne dass zuvor Hardware gefertigt werden muss. Die Bestätigung der Ergebnisse erfolgt im Freigabeversuch. Es wird gezeigt, wie Modifikationen des MKS-Modells unter Berücksichtigung der Wechselwirkung mit dem FE-Modell die Belastungs-Zeit-Funktionen und damit die Bewertung der Karosserieperformance verändern.
Bauteilentwicklung mit Hochleistungskunststoffen*
Authors: Alber Bettina , Rieg Frank , Hackenschmidt Reinhard
Published: December 2013

Kurzfassung

Es wird ein Konzept für den computergestützten Entwicklungsprozess mit Hochleistungspolymeren vorgestellt, welches aufgrund des komplexen Materialverhaltens der Polymere mehrere Simulationsmethoden kombiniert, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Die Frage bleibt, wie verlässlich die Simulationen sind und inwieweit die Ergebnisse mit der Realität übereinstimmen. Um dies exemplarisch zu verdeutlichen, erfolgte eine Fallstudie am Beispiel einer neuartigen Klauenkupplung aus langglasfaserverstärktem Kunststoff, in der die Simulation mit dem Experiment verglichen wird. Dank des gezielten Einsatzes von Simulationswerkzeugen gelang die Entwicklung eines Bauteils, dessen Eigenschaften sogar über denen einer herkömmlichen Klauenkupplung aus Aluminium liegen und das bei reduziertem Gewicht und geringeren Herstellkosten.
Max Pfender 100 Jahre
Authors: Findeisen Dietmar , Aurich Dietmar
Published: December 2013

Kurzfassung

Prof. Dr.-Ing. Max Pfender sei anläßlich der 100. Wiederkehr seines Geburtstages am 21. August 2007 gedacht. Mit nachfolgendem Beitrag heben wir seine politisch-historische Leistung als Begründer der Bundesanstalt für Materialprüfung nach dem 2. Weltkrieg und sein wissenschaftliches Wirken für die Materialprüfung hervor. Ursprünglich mit Prüfproblemen an metallischen Werkstoffen befasst, widmete er sich solchen an organischen Stoffen, Verbundwerkstoffen und an Schweißverbindungen ebenso wie Problemen der versuchstechnischen Ausgestaltung von Mess- und Prüfeinrichtungen.
Röntgenographische In-situ-Messungen der Eigenspannungen zwischen 750°C und 900°C
Authors: Recke Sebastian , Hirsch Thomas
Published: December 2013

Kurzfassung

In einem Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs SFB 570 „Distortion Engineering‟ werden röntgenographische Phasen- und Eigenspannungsanalysen in situ während kompletter Wärmebehandlungszyklen durchgeführt. Diese Untersuchungen stellen die experimentellen Belege für die umfangreichen Berechnungen zur Verfügung. In dieser Arbeit wird über eine Optimierung der Messeinrichtung — eines Röntgenbeugungsgerätes mit Wärmebehandlungsofen — berichtet. Eine Randentkohlung der Proben des Wälzlagerstahls 100Cr6 für die Temperaturen von 800 bis 900°C bei einer Haltezeit von einer Stunde konnte durch eine Kombination von Evakuieren des Ofens und Stickstoffspülung weitgehend vermieden werden. Bei niedrigen Temperaturen führt ein Ferritanteil über eine erhöhte Diffusionsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs jedoch wieder zu einer Randentkohlung bis in eine Tiefe von 2 μm. Es wird weiter gezeigt, dass mit einer Evakuierung des Strahlengangs bei konstanter Leistung der Röntgenquelle die Intensität der Röntgenbeugungslinien um mehr als einen Faktor 4 gesteigert werden kann. Dazu trägt auch die Verwendung von Stickstoff anstatt von Argon als Schutzgasatmosphäre bei den Wärmebehandlungen bei.
FAT-Richtlinie „Dynamische Werkstoffkennwerte für die Crashsimulation‟
Authors: Böhme Wolfgang
Published: December 2013

Kurzfassung

Die FAT-Richtlinie [1] ist zur zuverlässigen Bestimmung von crashrelevanten, dehnratenabhängigen Werkstoffkennwerten für Crashsimulationen im Automobilbereich entwickelt und durch Crash- tests mit Demonstratorbauteilen und Crashsimulationen validiert worden. Die Festlegungen in dieser Richtlinie ermöglichen es, in unterschiedlichen Laboratorien mit Hochgeschwindigkeitszugversuchen einsatzbezogene, werkstoffmodellorientierte Crashkennwerte als Eingangsdaten für Crashsimulationen und für den Aufbau von Materialdatenbanken in einheitlicher, standardisierter Weise zu ermitteln und eine abgesicherte Datenbasis für Automobilwerkstoffe zu erstellen. Die entwickelte Richtlinie trägt damit zur Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit künftiger Crashsimulationen und so auch zur Verkehrssicherheit bei.
Toughness of Fe-Base Materials Containing Hard Phases
Authors: Oppenkowski André , Theisen Werner
Published: December 2013

In the present work the toughness of powder metallurgical tool steels and Metal Matrix Composites (MMC) is being investigated, specifically the influences of heat treatment and the addition of hard phases on the fracture toughness KIc. The experimental materials are cold work tool steel X230CrVMo13-4 as well as hot work tool steel X40CrMoV5-1 with coarse hard phases of the type titanium carbide (TiC), and fused tungsten carbide (FTC) in contents of 0, 10 and 30 vol.-%. The materials were produced by hot isostatic pressing and subsequently heat treated by quenching and tempering in two essentially different treatments. The fracture toughness KIcwas measured at precracked three point bending specimens. Fractographical investigations should characterize the fracture formation, progression and mechanism and give information about the influences of microstructure components on the fracture toughness. The experiments showed that generally an addition of coarse hard phases leads to a large decrease in fracture toughness. However, in case of powder metallurgically produced hot work tool steel X40CrMoV5-1, an increase in fracture toughness was achieved by adding 10 vol.-% of fused tungsten carbide. Even an addition of 30 vol.-% FTC exhibits KIcvalues in the region of a pure cold work matrix. Furthermore it is shown that retained austenite positively affects the fracture toughness
Fatigue Life Assessment of Cast Nodular Iron Disc Brakes for Railway Vehicles
Authors: Sonsino Cetin Morris , Hanselka Holger
Published: December 2013

Disc brakes, not only for railway applications but generally in all vehicle applications count as safety components. Therefore, their reliability during service is essential. A disc brake is submitted to different loadings: braking, including emergency braking; horizontal and vertical wheel forces and forces on driving over switches; mass forces acting in the attachment of the disc brakes to the wheels due to relative displacements and centrifugal forces during rolling of the wheel at higher speeds. In the present work, only the influence of thermal strains/stresses caused by braking on the fatigue life will be discussed. For the disc brake of the cast nodular iron EN-GJS-400-15 considered in this study, the other loadings were proved to be not critical. Because of the continuous distortions of a disc brake after each brake operation due to heating, calculated local strains had to be verified experimentally by strain and temperature measurements. The experiments were carried out in a special test rig of the manufacturer where a spectrum of braking operations from the speeds 200, 160 and 90 km/h were investigated. With the preliminary design, the required fatigue life could not be achieved but the fatigue critical areas were recognized. After the redesign of the discs, fatigue failures were prevented. This study is a re-evaluation of a former analysis on the fatigue behaviour of railway disc brakes.
Tensile Strength and Impact Toughness of an AA 7075-T6 Alloy
Authors: Karaaslan Ahmet , Kaya Isik , Atapek Hakan
Published: December 2013

In this study retrogression and aging treatment have been applied to the samples of an aluminum alloy AA 7075-T6. The retrogression treatment has been performed with different temperatures and times and then aging treatment has been applied at 130°C for 12 h. By determining the effects of the retrogression treatment temperatures and times on the samples, the microstructral and also mechanical changes in AA 7075-T6 alloy have been examined. All microstructures have been investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM). Additionally, the mechanical properties have been determined by the notched impact test and the tensile test.
Mechatronische Systeme bei der Betriebsfestigkeitsprüfung und -simulation am Beispiel eines variablen Dämpfers
Authors: Brune Martin , Pötter Kurt
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Einsatz mechatronischer Systeme im Fahrzeugbau gewinnt zunehmend an Bedeutung. Insbesondere werden zur Verbesserung der Fahrdynamik und des Fahrkomforts im Fahrwerksbereich solche Regelsysteme eingesetzt. Beispiele hierfür sind Wankstabilisierer und verstellbare Dämpfer, die Auswirkungen auf die Bauteilbelastungen sowohl von Fahrwerks- als auch von Karosseriebauteilen aufweisen. Um diese Bauteile in der Entwicklungsphase hinsichtlich der Betriebsfestigkeit bewerten zu können, müssen solche Systeme sowohl in der Phase der rechnerischen Auslegung als auch in der experimentellen Absicherung integriert werden. Der vorliegende Beitrag erläutert anhand von Beispielen derzeitige Lösungsansätze und zeigt die zukünftigen Herausforderungen auf.
Clausthaler Prüftechnologie — Gestern und Heute
Authors: Hug Joachim
Published: December 2013

Kurzfassung

Clausthal-Zellerfeld galt bereits vor knapp 200 Jahren als technologische Hochburg in Deutschland. Für den Bereich der Materialforschung und Betriebsfestigkeit gilt diese Aussage noch heute. Sowohl die technische Universität als auch aus ihr hervorgegangene Firmen sind weltweit bekannt und Marktführer in speziellen Prüftechnologien. In diesem Beitrag wird ein Überblick über eine Auswahl von Erfindungen in der Historie und neuesten Entwicklungen gegeben, die in der SincoTec Bauteil-Prüftechnik gemacht wurden.
Bereitstellung von Lastannahmen für Großantriebe mittels Mehrkörper-Simulation*
Authors: Schlecht Berthold , Rosenlöcher Thomas , Hähnel Thomas , Höfgen Mathias
Published: December 2013

Kurzfassung

Die konstruktive Gestaltung und Ausführung von Großantrieben ist aufgrund der Weiterentwicklung und Verbesserung von Berechnungsmethoden, Werkstoffen sowie Herstellungsverfahren mit gleichzeitigem Ziel der Kosteneinsparung kontinuierlichen Veränderungen unterworfen, die vor allem unter dem Gesichtspunkt des Leichtbaus auch Auswirkungen auf das dynamische Verhalten des Antriebsstranges haben. Der vorliegende Beitrag soll verdeutlichen, dass diese Zusammenhänge offensichtlich nicht nur für Antriebsstränge auf elastischem Fundament — wie beispielsweise Windenenergieanlagen — zutreffen. Auch in anderen Bereichen lassen sich diese Beziehungen mithilfe der Mehrkörpersimulation unter Berücksichtigung finiter Elemente Strukturen nachweisen.
Standardisierte Lastannahmen für Pkw-Anhängevorrichtungen unter Fahrradträgerbelastung*
Authors: Weiland Stefan , Lechner Heinrich
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Einsatz von Fahrradträgern an Anhängevorrichtungen führt zu Belastungen, welche in der Richtlinie 94/20/EG und im Laststandard CARLOS TC nicht enthalten sind. Es besteht jedoch die Forderung, Sicherheitsbauteile so zu prüfen, dass alle während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs auftretenden Lasten im Auslegungsprozess berücksichtigt werden. Bisher wurde dies durch firmenspezifische Prüfprogramme realisiert. Zur statistischen Absicherung in Bezug auf den Kundeneinsatz sowie zur Vereinheitlichung der Prüfprogramme wurde der Laststandard Carlos TC BC in einem Industriearbeitskreis erarbeitet. Die konzeptionelle Vorgehensweise unter Berücksichtigung von Kundenbefragungen und Messungen ist hier dargestellt. Erste Versuchsergebnisse zeigen die Anwendbarkeit des Laststandards und die damit realisierten Versuchsergebnisse.
Ableitung von Sonderereignis-Lastannahmen für die Fahrzeugauslegung*
Authors: Zeichfüßl Bernd , Grabenstein Martin , Kirschner Stefan , Witt Robert
Published: December 2013

Kurzfassung

Sonderereignisse, kundenrelevante Einzelereignisse geringer Häufigkeit, stellen aufgrund ihrer Belastungshöhe oft die dimensionierenden Anforderungen in der Fahrzeugauslegung dar. Deshalb ist die Ableitung von zuverlässigen Sonderereignis-Lastannahmen in allen Entwicklungsphasen notwendig. Damit wird ein wichtiger Beitrag zur Optimierung in der Fahrzeugauslegung mit dem Ziel der Lastreduzierung bei Sonderereignissen geleistet. Es werden der Auslegungs- und Absicherungsprozess für Sonderereignisse, die verschiedenen Lastannahmen-Herleitungsmethoden und eine experimentelle Einflussgrößenanalyse auf Sonderereignislasten beschrieben.
Bauteilprüfung im Entwicklungs- und Validierungsprozess für Kunststoffteile in Leichtbauweise*
Authors: Kraft Werner-Wilhelm
Published: December 2013

Kurzfassung

Technische Kunststoffe werden mit stetig wachsenden Mengen erfolgreich in der Automobil-, Elektro- und Elektronikindustrie sowie im Universalbereich eingesetzt. Dieser Erfolg ist auf Kosten- und Gewichtseinsparungen, höhere Gestaltungsfreiheiten, multifunktionale Kunststoff-Bauteile und Realisierung von Leichtbauweisen durch Kunststoffanwendung zurückzuführen. Trotz der heutigen Leistungsfähigkeit moderner und optimierter CAE-Methoden haben die Bauteilprüfungen und Methoden der experimentellen Mechanik einen festen Platz im Entwicklungs- und Validierungsprozess. Für die Anforderungen aus den unterschiedlichen Einsatzgebieten muss ein entsprechendes Spektrum an Prüf- sowie experimentellen Analyse- und Optimierungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. BASF unterstützt mit einer kompletten Entwicklungsumgebung den gesamten Entwicklungsprozess, vom Vorliegen der ersten Zeichnung mit optimierten CAE-Methoden bis hin zu Validierungsversuchen und experimentellen Bauteiloptimierungen.
Dynamische Rissanalyse in geschichteten anisotropen Verbundwerkstoffen mit einer Zeitbereichs-Randelementmethode
Authors: Wünsche Michael , Zhang Chuanzeng , Kuna Meinhard
Published: December 2013

In this paper we present a novel time-domain boundary element method (BEM) for dynamic crack analysis in two-dimensional (2-D) linear elastic and layered anisotropic materials. Stationary cracks subjected to impact loading are considered. The homogeneous layers are considered by the multi-domain BEM formulation. On the external boundary and the interfaces, the classical displacement boundary integral equations are used, while the hypersingular traction boundary integral equations are applied on the crack-faces inside the homogeneous layers. The time-domain elastodynamic fundamental solutions for anisotropic solids are used in the present method. The spatial discretization is performed by a Galerkin-method while a collocation method is adopted for the temporal discretization. An explicit time-stepping scheme is developed to compute the discrete boundary data and the crack-opening-displacements.
Component Load Determination for a CAE-Based Fatigue Life Prediction of a New Bus Type
Authors: Bäcker Manfred , Möller Riccardo , Kienert Michael , Bayram Bertan , Ozkaynak Mert
Published: December 2013

A common project of Temsa and LMS covered the complete CAE- based durability process for the development of a new bus type, starting with the evaluation of the customer usage profile (CUP) for the target market and finishing with the CAE-based fatigue life prediction of the complete bus structure. This paper describes the load identification process for a CAE-based fatigue life prediction for a new bus type. The challenge in this project was to setup a process for load prediction which finds a good compromise between effort, accuracy, and sustainability. With the LMS Hybrid Road method the effective road profile will be back-calculated based on an initial measurement with one vehicle specimen. This approach enables a load prediction for vehicle variants without repeating time and cost consuming measurements for each new vehicle type.
Energiebasierende Lebensdauerbewertung von Nickellegierungen*
Authors: Köberl Hubert , Winter Gerhard , Eichlseder Wilfried
Published: December 2013

Kurzfassung

Zyklische Beanspruchung bei konstant steigender oder variabler Temperatur führt bei metallischen Bauteilen zu einer komplexen Schädigungsentwicklung, die nur schwer mit einfachen Mitteln zu beschreiben ist. Während des Betriebes tritt in vielen Bauteilen thermomechanische Ermüdung (TMF) auf, z.B. in Kokillen in der Stahlproduktion, Turbinenscheiben, Zylinderköpfen. Daher ist es wichtig, die thermomechanischen Ermüdungseigenschaften dieser Materialien zu untersuchen und zu charakterisieren. TMF-Versuchsserien wurden durchgeführt, um eine Basis für Schädigungsparameter und energiebasierende Ansätze zu finden. In diesem Beitrag werden die TMF-Ergebnisse von galvanisch beschichtetem Nickel, kaltgewalztem wärmebehandeltem Nickel (Ni200/201) und einer geschmiedeten Nickelbasislegierung für Turbinenscheiben (IN718) dargestellt und verglichen.