bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Ermittlung der Rissanfälligkeit von Baustählen beim Stückverzinken
Authors: Feldmann Markus , Bleck Wolfgang , Langenberg Peter , Pinger Thomas , Tschickardt Dirk , Völling Alexander
Published: December 2013

Kurzfassung

In jüngster Vergangenheit gehäuft auftretende Risse beim Feuerverzinken von großen Stahlkonstruktionen gaben Anlass, die Ursachen und Einflussfaktoren der Rissbildung genauer zu untersuchen. Zielsetzung einer von der Industrie zusammen mit der RWTH Aachen gestarteten Forschungsinitiative ist es, die wirksamen Mechanismen zu klären, die vielfältigen und sich in komplexer Weise beeinflussenden Parameter zu untersuchen, sowie die Einflüsse auf Beanspruchung und Beanspruchbarkeit des Stahls beim Verzinken zu separieren und zu quantifizieren. Es wurde ein neuer, aussagekräftiger Versuch zur Untersuchung der wirksamen Effekte bei der Versprödung von Baustählen durch Angriff aus Zinkschmelzen entwickelt, der den vorherrschenden Spannungs-Dehnungszustand berücksichtigt.
Recent Advances in Automated Ultrasonic Inspection of Magnox Power Stations
Authors: Wooldridge A. B.
Published: December 2013

This paper describes recent advances in automated ultrasonic techniques which have enabled fully effective and qualified inspections to be introduced for nuclear power stations. In the first example, ultrasonic phased arrays have been introduced for inspection of fillet welded structures where physical access for the operator is very awkward and the surfaces available for probe scanning are very restricted. The system has optimised the depth of field by varying the number of phased array elements fired at a given time and the inspections are substantially faster and more reliable than conventional manual inspection. In the second example, NDT Workbench significantly improves data analysis for complex geometries and defects by using 3D data displays of multiple beams and automated logging of measurements. Both examples have been formally qualified using the ENIQ (European Network for Inspection Qualification) Methodology. This was achieved more easily because of the rigorous in-house training programmes and because the Technical Justifications referred to evidence from previous related qualifications whenever appropriate.
Finite-Elemente-Untersuchung zur Impingement-bedingten Schädigung von Implantaten für den Hüftgelenkersatz
Authors: Klüß Daniel , Martin Heiner , Mittelmeier Wolfram , Schmitz Klaus-Peter , Bader Rainer
Published: December 2013

Kurzfassung

Nach künstlichem Hüftgelenkersatz kann Impingement zwischen Endoprothesenhals und Pfanneneinsatz zu Luxation und Implantatschädigung führen. Mithilfe eines Finite-Elemente-Modells wur- den bei unterschiedlichen Implantatpositionen Bewegungen im künstlichen Gelenk simuliert und das Impingement- und Luxationsverhalten analysiert. Die Spannungsuntersuchungen ergaben bei Impingement und während der Subluxation Druckspannungen weit oberhalb der Fließgrenze von UHMW-Polyethylen, wodurch die Impingement-bedingte Schädigung von Pfanneneinsätzen bestätigt wurde. In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Implantatdesign vorgestellt, welches wesentlich zur Vermeidung von Impingement-bedingtem Implantatversagen beitragen kann.
The Relation Between Young's Modulus and Other Physical Parameters (L, W, MP, Cp, r)
Authors: Buch Alfred
Published: December 2013

In this paper the relation between Young's elastic modulus E and latent heat of fusion L of pure metals is investigated. Both E and L depend on the inter-atomic bond forces, and thus they should be inter-related. Because these properties of the metallic elements show scatter in test results and do not always have identical values in different handbooks, the ratio of L/E also shows scatter, but in addition reflects upon the effect of bond forces on L and E in various metals. However for the comparison of the effect of atomic number on E and L and for evaluation of the approximate width of L/E scatter-bands for various subgroups, the accuracy of handbook values seem to be satisfactory. It was possible to investigate the effect of the metals order in the Periodic Table, the crystallographic and electronic structure, metal density, and choice of units for latent heat of fusion so as to minimize the E/L scatter.
Pure Metals without a Magnitude Correlation Between Young's Modulus and Melting Point
Authors: Buch Alfred
Published: December 2013

Most often when one metal in a subgroup has a higher melting point MP than another with a higher atomic number, then its Young's modulus also is higher (e.g. Be). However there are exceptional cases when for some metals (e.g. Mg) the melting point is lower and the E-modulus is higher than for the next metal with a higher AN in the same subgroup (e.g. Ca). This is explained by considering the product of density and specific heat rCp (cal/cm3) for metals with low MP and high heat required for heating to the MP.
Wechselwirkungen zwischen Rad und Radnabe — Entwicklungen und Potenziale bei Nutzfahrzeugen
Authors: Knothe Wolfgang , Schumacher Jörg , Streicher Manfred , Fischer Gerhard
Published: December 2013

Kurzfassung

Durch den Zusammenbau der aus mehreren Einzelkomponenten (Rad, Nabe, Lager, Bremse, Verschraubung etc.) bestehenden Baugruppen können sich unter den komplexen Beanspruchungen die Eigenschaften stark verändern, vor allem bedingt durch Beeinflussung von Nachbarkomponenten mit unterschiedlichen Steifigkeiten, Werkstoffen, veränderlichen Vorspann- und Sitzverhältnissen, unterschiedlichen Lackschichtdicken und Temperaturen. Dies kann zu verschiedenen Schadensmechanismen und Ausfällen führen. Daher ist bei zukünftigen Leichtbauentwicklungen eine konstruktive Abstimmung aller beteiligten Hersteller zu Beginn einer Entwicklung unter Anwendung neuer Entwicklungswerkzeuge zwingend erforderlich, um unerwartete Probleme und Kosten zu vermeiden.
Baugruppenerprobung für straßen- und schienengebundene Räder in der integrativen Simulationsumgebung ZWARP
Authors: Heim Rüdiger , Wallmichrath Marc , Herbert Andreas , Krause Ivo
Published: December 2013

Kurzfassung

Seit Anfang der 80er Jahre haben sich die Methoden der zweiaxialen Raderprobung zu einem weitgehend anerkannten Standard in der Laborsimulation entwickelt. Gegenüber anderen Verfahren vereinigt die Zweiaxiale Radprüfeinrichtung (ZWARP) die Vorteile der kompletten Baugruppeninteraktion sowie realitätsnaher Last-Zeit-Funktionen. Der vorliegende Beitrag beschreibt die wesentlichen Charakteristika in der ZWARP-Erprobung von Rädern bzw. Radsätzen von Straßen- und Schienenfahrzeugen sowie den Aufbau der Prüfeinrichtungen. Die Nutzung standardisierter Lastprogramme als ein maßgebliches Konzept wird erklärt und bewertet. Ab—schließend werden die Merkmale der neuen, aktuell im Fraunhofer LBF entwickelten Generation einer vollkinematischen Simulationsumgebung für die Räderprüfung vorgestellt.
Wear Resistance of Chromium- Nitride and Diamond-like Carbon Thin Hard Coatings
Authors: Schauperl Zdravko , Ivušić Vinko , Runje Biserka
Published: December 2013

This contribution reports research concerning the wear behaviour of two thin hard coatings, diamond-like carbon (DLC) and chromium-nitride (CrN), deposited on substrate of different level of hardness. Prior to wear testing, all coatings were characterised with respect to their thickness, Young's modulus, hardness, and cohesion/adhesion. Afterwards, all samples were tested on particle erosion and abrasion. The particle erosion test shows a very low resistance of DLC coatings on that type of wear for all substrate hardnesses. CrN coating shows significantly better particle erosive wear resistence for very hard substrate than for soft. Abrasion tests have been performed by the use of two different methods: microscale abrasion, and dry sand/rubber wheel test under various normal loads. It was found that for the normal loads in range 0,1 N—1 N substrate hardness has no influence on the CrN lifetime, but for the higher normal loads 5 N—45 N hardness of the substrate strongly affects the CrN wear lifetime. DLC coating shows significant dependence on substrate hardness for all applied loads.
Bewertung unterschiedlicher Methoden zur Bestimmung des Schwellenwertes gegen Ermüdungsrissausbreitung
Authors: Sander Manuela , Richard Hans Albert , Menke Janina
Published: December 2013

Kurzfassung

Bei der Auslegung von Bauteilen und Strukturen, aber insbesondere bei der Festlegung von Inspektionsintervallen, spielen bruchmechanische Ansätze eine entscheidende Rolle. Die Basis der bruchmechanischen Konzepte ist eine exakte Beschreibung des Werkstoffverhaltens beispielsweise in Form des Schwellenwertes gegen Ermüdungsrissausbreitung, dessen Bestimmung beispielsweise in der Norm der ASTM definiert ist. Da jedoch nicht alle Parameter eindeutig definiert sind, wird im Rahmen dieses Beitrags eine Parameterstudie präsentiert. Dabei zeigt sich, dass mit zunehmender Absenkrate bei einer exponentiellen Absenkung der zyklischen Spannungsintensität die Thresholdwerte tendenziell steigen. Die initiale Spannungsintensität hat dagegen nur einen marginalen Effekt. Durch eine lineare Absenkung wird im Mittel zwar der gleiche Thresholdwert wie bei einer exponentiellen Absenkung ermittelt, jedoch ist die Streuung wesentlich geringer.
Characterization of Boron Doped 316L Powder Metallurgy (PM) Stainless Steel
Authors: Uzunsoy Deniz , Yeprem H. Aygül
Published: December 2013

Powder Metallurgy (PM) is a shaping technology which is based on forming powder particles in a mold under high pressure. This method influences cost of parts significantly due to direct molding. Sintering is one of the most critical steps of a PM process. Mechanical and physical properties of the final product are enhanced by the optimisation of sintering conditions (temperature, time, and type of the atmosphere). The demand for PM products with high performance is increasing day by day. In this context, one way to increase the strength of the part is to perform sintering process by alloying powder. Boron was found to be useful for the activation of sintering process of iron powder in the previous study. In recent times, research is increasingly focused on the Boron addition to improve the density of PM stainless steel parts after sintering process. In this study, the influence of Boron addition into PM 316L stainless steel materials on the microstructure and properties of the final part has been investigated in detail. Boron addition is varied from 0.2 to 1 wt.-%, and the effect of Boron on the densification and distortion behaviour of stainless steel has also been studied. All samples are characterised by using several techniques such as SEM, EDX, image analysis.
Rekonstruktion des Last- und Beanspruchungsgeschehens in Einsatzländern der Bundeswehr auf ausgewählten Versuchsstrecken*
Authors: Rupp Andreas , Dornbusch Thomas , Rutsch Klemens
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Beanspruchungsgeschehen in unterschiedlichen Fahrzeugbereichen lässt sich im Hinblick auf die Schädigung aus den Fahrwerksbeschleunigungen ableiten. Der Zusammenhang zwischen Beschleunigungen und den interessierenden Last- und Beanspruchungsgrößen wird in Messungen auf Teststrecken anhand des Durability-Transfer-Verfahrens bestimmt. Für Langzeitmessungen sind dann nur noch die Fahrwerksbeschleunigungen aufzunehmen, um daraus das Beanspruchungsgeschehen abzuleiten. Dieses Verfahren ist damit insbesondere für Messungen unter erschwerten Bedingungen geeignet; so wurden in Einsatzländern der Bundeswehr umfangreiche Patrouillenfahrten messtechnisch begleitet und die Daten im Hinblick auf die Rekonstruktion dortiger Belastungen auf Erprobungsstrecken ausgewertet.
Einsatz von Simulationswerkzeugen in der Entwicklungskette von ultrahochfesten warmgeformten Strukturkomponenten im Fahrzeugleichtbau*
Authors: Böke Johannes , Erhardt Rüdiger , Rostek Wilfried , Tröster Thomas
Published: December 2013

Kurzfassung

Um dem Zielkonflikt zwischen Fahrzeugleichtbau und steigenden Crashanforderungen bei der Auslegung von Karosseriestrukturen zu begegnen, werden zunehmend ultrahochfeste Stahlwerkstoffe eingesetzt. Aufgrund deren begrenzter Umformfähigkeit bietet die Technologie des Warmumformens eine leistungsfähige Alternative. Hierbei werden komplexe Bauteile bei hoher Temperatur einstufig geformt und im Werkzeug gehärtet. Dabei stellt die Vorhersage der Herstellbarkeit und der resultierenden Wandstärkenverteilung eine neue Herausforderung für die Umformsimulation dar, der mithilfe der thermisch-mechanisch gekoppelten Umformsimulation begegnet werden kann. Zusätzlich können die berechneten Bauteileigenschaften wie Wandstärkenverteilung und Werkstoffeigenschaften für eine nachfolgende Crashsimulation übernommen werden.
CO2-Potenzial durch Leichtbau beim PKW*
Authors: Rohde-Brandenburger Klaus , Obernolte Jens
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Frage nach dem Differenzverbrauch für eine Differenzmasse von 100 kg im europäischen Typprüfzyklus NEFZ wird für Fahrzeuge mit Otto- und Dieselmotor beantwortet. Dazu wird die vom Gewicht verursachte mechanische Arbeit im Fahrzyklus berechnet und mithilfe des relativ konstanten Differenzverbrauchs-Wirkungsgrades von Verbrennungsmotoren im unteren Lastbereich in Kraftstoffverbrauch und CO2-Emission umgerechnet. Der maximale Differenzverbrauch von 0,15 l/100 km pro 100 kg im NEFZ kann bei einer Anpassung von Motor- oder Getriebe auf 0,4 l/100 km ansteigen. Angaben in den Medien mit bis zu 1 l/100 km Mehrverbrauch für eine Differenzmasse von 100 kg werden eindeutig widerlegt.
Properties of Cu/Fe-Mn and Cu/Fe-Cr Metal Matrix Composites Produced by Powder Metallurgy
Authors: Turhan Hüseyin , Özel Serkan
Published: December 2013

Ferro-manganese and ferro-chromium particles (FeMnp and FeCrp) were added to a copper matrix and examined for applications requiring wear resistance and rupture strength. Cu/FeMnp, Cu/FeCrp and Cu/FeMnp/FeCrp metal matrix composites (MMCs) were prepared using a powder metallurgy technique to get a homogeneous distribution of particles in controlled amounts. Powders were mixed, compacted, and sintered in a protective argon gas environment. In a wear test, the MMCs showed a favorable resistance to weight loss when pressed against a moving AISI 304 stainless steel wear plate. Rupture strength was determined using a standard transverse rupture test. Fractographs taken of wear and ruptured surfaces together with rupture strength measurements were correlated with the amount and type of particle reinforcement and MMC hardness. The formation of Metal Carbide (MC) and Metal Oxide (MO) around reinforcing particles was also considered. Transverse rupture strength was found to decrease after exceeding a specific amount of reinforcement.
Formability Characteristics of Industrial Pure Aluminum at Casting and Room Temperature
Authors: Karaaslan Ahmet
Published: December 2013

In this work, changes in mechanical properties of aluminum after continuous casting has been studied. Molten aluminum (Al 1235) was converted directly into an endless coiled strip, suitable for cold rolling, using a twin drum continuous casting process. After hot forming, industrial pure aluminum Al 1235 was rolled at room temperature to different reduction ratios. Tensile strength, elongation, and Vickers hardness of the aluminum were determined experimentally. The theoretical part comprises also analytical modeling. The results revealed the formability characteristics of material depending on the process. The mechanical properties of the rolled sheets in the hot forming process are poorer than those in the cold rolled case.
Charpy V-Notch Impact Behaviour of Structural Steels Subjected to Specific Manufacturing Conditions
Authors: Hoffmann Joachim E. , Elicker Mario D. , Clemens Helmut , Lambert Johann , Behr Christoph , Ney Heinz
Published: December 2013

The influence on the Charpy V-notch impact behaviour in the transition region is investigated taking into consideration the residual stresses, work hardening and the surface topology at the notch root caused by manufacturing. Three materials were made available for the investigation, an unalloyed structural steel in the normalised and in the partially austenitised microstructural state, a water quenched hardened and tempered high strength, fine grained structural steel, and a heat treated steel. Initially, the effects of the major geometric parameters are identified with constant manufacturing conditions at the notch root (part I). As shown in the present contribution, the required almost constant notch root manufacturing conditions are obtained by means of a defined notch grinding process. Following notch machining of two steels, a stress relieving heat treatment was carried out. This heat treatment relieves virtually all the macroscopic residual stresses and the work hardening in the surface layer. For constant notch manufacturing conditions, the notch root radius is the most effective geometrically influencing factor at low temperature. The specimen width has the least influence. Increasing level of notch impact energy reduce the effect of the geometric parameters. This is the case for increasing test temperature just as for tougher material states following partial austenitising of the unalloyed structural steel as well as for the heat treated steel with the finest microstructure. The present results provide a solid basis for further investigations (part II) which are to detect specifically varied notch manufacturing conditions on the Charpy V-notch impact behaviour.
Fatigue Life Calculation of Metastable Austenitic Stainless Steels on the Basis of Magnetic Measurements*
Authors: Smaga Marek , Eifler Dietmar
Published: December 2013

Monotonic and cyclic plastic deformation of metastable austenitic steels lead to a phase transformation from paramagnetic austenite into ferromagnetic α′-martensite. The deformation-induced changes of the magnetic properties are directly related to the accumulated plastic strain and therefore to the actual fatigue state. This paper includes a detailed characterization of the deformation-induced austenite-martensite-transformation in metastable austenitic steels. The cyclic deformation behaviour was evaluated by mechanical stress-strain hysteresis and temperature measurements. With in-situ Ferritescope magnetic measurements, the development of the α′-martensite, and the change in the magnetic induction due to the Villari effect were investigated. On the basis of far-reaching cross effects of mechanical and magnetic properties, measurements of magnetic-mechanical hysteresis loops were performed. Hence a method for fatigue life calculation based on the change in magnetic properties was developed.
Reliability-Based Fatigue Optimization of an Air Plane Slat Track with Respect to Manufacturing Tolerances*
Authors: Hack Michael , d’Ippolito Roberto , Donders Stijn , Linden Geert Van Der
Published: December 2013

Especially for the design with respect to fatigue the scattering in load conditions and durability performance has a significant influence. In the case studied in this paper we concentrate on the durability performance, and here especially on manufacturing tolerance influences. For the original design all specimen of the component have been measured, such that reliable data on the manufacturing process are available. This data now enables to estimate which tolerances are necessary for a safe durability performance but also shows that there is significant potential for reducing the weight of the component. The development from optimization methods with respect to durability to reliability based optimization methods is an important step to better and safer designs.
Persistent Slip Bands
Authors: Weidner Anja , Skrotzki Werner
Published: December 2013

The slip activity and shear strain of persistent slip bands (PSBs) in polycrystalline nickel were studied after half-cycle deformation on well-polished specimen surfaces at different stages of fatigue life using the combination of atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). Although the local shear strain of PSBs seems to be nearly independent of the stage of fatigue life, the half-cycle slip activity of PSBs significantly depends on it. In-situ deformation experiments in the scanning electron microscope (SEM) showed that during half-cycle loading the slip steps do not proportionally develop to the applied plastic strain and not the whole accumulated PSB volume is active. The reactivation of the cumulative PSB volume is different for individual PSBs and grains, and evolves more slowly than the reactivation of grains. PSBs in polycrystals are subjected to a development history — their activity changes both temporally as well as spatially. Possible reason for this behaviour could be hardening effects due to secondary slip within the PSBs. Detailed investigations of the dislocation structure developed at different stages of fatigue life using the electron channelling contrast (ECC) in the SEM give more information about it.
Effects of LCF Loadings on the HCF Life of Notched Specimens in Ferritic-Bainitic Steel*
Authors: Bidouard Hadrien , Palin-Luc Thierry , Saintier Nicolas , Dumas Christian , El Dsoki Chalid , Kaufmann Heinz , Sonsino Cetin Morris
Published: December 2013

Fatigue tests were performed on ferritic bainitic steel notched specimens (Kt = 2.5) under load controlled constant amplitude loading. These tests show that under constant amplitude tension compression loading, periodical overloads application have a detrimental effect on the fatigue crack initiation strength for fully reversed load ratio (Rσ = −1), while they have no influence under pulsating loading (Rσ = 0). A finite element analysis shows that in the fully reversed tension (Rσ = −1), the stabilized cyclic behaviour at the notch root is an elastic-plastic shakedown while elastic shakedown is obtained under pulsated regime (Rσ = 0), so that we can consider that the local cyclic behaviour has an influence on the overload effect. However, the overload application does not imply a remarkable modification of the stress and strain field under the subsequent constant amplitude loading and can not explain such a fatigue strength decrease in fully reversed tension.
Mechatronisches System Werkstoffprüfmaschine
Authors: Findeisen Dietmar
Published: December 2013

Kurzfassung

Befragungen durch das Experiment vervollständigten die Kenntnis über den Werkstoff oder das Bauteil immer nur insoweit, als die prüftechnischen Möglichkeiten es zuließen. Fortschritte in den Werkstoffwissenschaften sind daher von Beginn an mit der Entwicklung der Prüftechnik eng verknüpft. In jüngerer Zeit haben Mikroelektronik und Informationstechnik nicht nur industrielle Abläufe, sondern auch die Prüftechnik grundlegend verändert. Zum besseren Verständnis des derzeitigen Entwicklungsstands zeichnet Teil 1 die wesentlichen Entwicklungsschritte der Prüfmaschinen vom historischen Beispiel bis zur Gegenwart nach. Aufgezeigt wird der sich vollziehende Wandel in den Hauptfunktionsträgern „Kraftmesser“ und „Prüfantrieb“. Um deren Wirkungsweise bzw. Zusammenwirken klar herauszustellen, erweist sich die Konstruktionsmethodik, eine funktionsorientierte Vorgehensweise der Systemtechnik, als geeignetes Anschauungsmittel.
Akustische Mustererkennung für die ZfP
Authors: Tschöpe Constanze , Wolff Matthias , Hoffmann Rüdiger
Published: December 2013

Kurzfassung

Zur automatischen Beurteilung von Prüfobjekten wird die Eignung akustischer Mustererkennungsverfahren untersucht. Eine relevante Anwendung liegt dabei in der Zustandsüberwachung von Konstruktionselementen für Flugzeuge. An zwei typischen Flugzeugkonstruktionsmaterialien wurden Experimente mit dem Ziel durchgeführt, Beschädigungen sicher zu erkennen und, wenn möglich, eine Abschätzung des Grades zu geben. Nach Merkmalextraktion und -kompression erfolgte eine Modellierung der Messsignale mit Hidden-Markov-Modellen (HMM) und Support Vector Machines (SVM). Sowohl mit HMM als auch mit SVM konnten alle getesteten Fehler sicher erkannt werden. HMM sind besonders zur Abschätzung des Beschädigungsgrads, SVM zur Erkennung geringfügiger Beschädigungen geeignet.
Berührungslose optische und thermische Messverfahren und deren Anwendung bei der Untersuchung von Werkstoffen und Bauteilen aus Kunststoff*
Authors: Stelzer Gerhard , Renz Rainer
Published: December 2013

Kurzfassung

Anhand von Beispielen wird ein erfahrungsgestützter Überblick zum Einsatz berührungsloser optischer Messverfahren zur experimentellen Analyse von Werkstoffen und Bauteilen aus Kunststoffen gegeben.
Hochgeschwindigkeitszugversuche an gefügten Stählen
Authors: Mayer Uwe , Böhme Wolfgang , Borsutzki Michael , Häcker Ralf , Schneider Kirsten
Published: December 2013

Kurzfassung

Für die Berechnung des Crashverhaltens von Fahrzeugstrukturen muss zusätzlich zur Dehnratenabhängigkeit des plastischen Verformungsverhaltens des Grundwerkstoffs auch das Verhalten von Fügestellen bei hoher Beanspruchungsgeschwindigkeit bestimmt werden. Ziel der VDEh-Arbeitsgruppe „Hochgeschwindigkeitszugversuche an gefügten Stählen‟ war die Erstellung eines Stahl-Eisen-Prüfblattes (SEP) zur Ermittlung crashrelevanter Kennwerte für gefügte Stahl-Feinbleche unter vereinheitlichten Prüfbedingungen. Zur Erarbeitung der in dieser Richtlinie zu formulierenden Empfehlungen wurden Scherzugversuche bei hoher Geschwindigkeit an punktgeschweißten und lasergeschweißten Proben von elf Prüflaboratorien durchgeführt. Der Beitrag beschreibt die Ergebnisse dieses Ringversuchs und seine Auswirkungen auf das SEP.
Hochgeschwindigkeitszugversuche an Stahl
Authors: Borsutzki Michael
Published: December 2013

Kurzfassung

Viele Stähle weisen eine positive Dehnratenabhängigkeit auf, d.h., mit zunehmender Dehnrate steigt die Fließspannung an. Dies wird zum Beispiel bei der Beurteilung der Crashsicherheit von Fahrzeugstrukturen, die in der Automobilindustrie zunehmend mittels numerischer Methoden erfolgt, berücksichtigt. Zur Kennwertermittlung werden heute in Industrie und Forschung unterschiedliche Prüfsysteme eingesetzt. Der vorliegende Beitrag informiert einerseits über den Stand der Prüftechnik, behandelt aber auch den Status und den Fortgang aktueller Normungsvorhaben. Ergänzend wird ein Überblick über die Einbindung dieser technisch anspruchsvollen Prüftechnik in den Werkstofffreigabeprozess bei der Entwicklung neuer Stähle im Automobilbau gegeben.
Vibrations- und Stoßbelastungen an IBCs und Tankfahrzeugen
Authors: Erhard Anton , Goedecke Thomas , Pötzsch Michael , Nitsche Marion
Published: December 2013

Kurzfassung

Die unterschiedlichen Stoß- und Vibrationsbelastungen bei der Fahrt auf Straßen oder im freien Gelände dürften den meisten Lesern aus dem täglichen Leben bekannt sein. Je nach Ausführung und Zustand des Feder-/Dämpfungssystems eines Fahrzeuges spürt der menschliche Körper unterschiedliche Belastungen, die die Schmerzgrenze erreichen können. Diese dynamischen Belastungen werden auch auf Ladung, in unserem Fall auf die Gefahrgutumschließungen und auf das Gefahrgut, übertragen. Derartige Belastungen können durch entsprechende Stapelung und Sicherung der Ladung in ihren Auswirkungen gemindert werden. Für andere Belastungen, z.B. Stoß durch einen Auffahrunfall, sind Schutzsysteme am Heck des Fahrzeugs gefordert. Bei Tankfahrzeugen kann eine Beschädigung des Tanks durch einen solchen Auffahrschutz gemindert werden. Im vorliegenden Beitrag werden Ergebnisse von Vibrationsmessungen an Lastkraftwagen mit den Ergebnissen des Vibrationstests an einem Intermediate Bulk Container (IBC) verglichen. Berechnungen zum Auffahrschutz an Tankfahrzeugen werden Messergebnissen gegenübergestellt.
Erweiterung der visuellen Röntgenprüfung durch effizientere digitale Technologien
Authors: Bavendiek Klaus
Published: December 2013

Kurzfassung

Fortschritte bei der Entwicklung von digitalen Flächendetektoren (DDA) in Bezug auf Geschwindigkeit und Kontrastauflösung sowie Hochleistungsröntgenröhren mit kleinem Brennfleck erlauben heute die Livebild-Prüfung von Gussteilen im KFZ- und Aerospace-Bereich mit einer Genauigkeit, die sonst nur mit Filmaufnahmen erreicht wird. Um den Auswertern ein hochwertiges Livebild zu liefern, müssen die Röntgenparameter für die neue Prüfweise verändert (Energieanpassung für ein optimales CNR) und die Kontraste im Bild angehoben werden, damit das Rauschen die Ungänzen nicht überdeckt. Das HDR-Verfahren expandiert lokale Kontraste im Bild und komprimiert anschließend den Inhalt optimal auf die vom Prüfer auswertbaren Graustufen. Durch die Bewegung im Livebild kann der Prüfer einen quasi dreidimensionalen Eindruck vom Prüfobjekt gewinnen und damit Rückschlüsse auf die 3-D-Lage der Ungänzen im Prüfteil ziehen.
Brandanalytische Untersuchungen von Polymerwerkstoffen
Authors: Krüger Simone , Hofmann Anja , Krause Ulrich
Published: December 2013

Kurzfassung

Zur Toxizität von Brandgasen insbesondere von organischen Stoffen liegen bisher noch unzureichende Erkenntnisse vor, obwohl diese für die Sicherheit der damit konfrontierten Personen oft von entscheidender Bedeutung sind. Ziel der hier dargestellten Untersuchungen ist es, die Zusammensetzung des Brandgases und die Menge der Brandgaskomponenten im Brandfall zu beurteilen und zu quantifizieren sowie entsprechende Prozeduren hierfür aufzuzeigen. Dazu wurden verschiedene Brandszenarien, die durch Verwendung von unterschiedlichen Arten von Prüföfen simuliert wurden, sowie Proben in den unterschiedlichen Größenmaßstäben untersucht. Durch den Einsatz eines mobilen FTIR-Gerätes (Fourier Transformations Infrarot Spektroskopie) ist es experimentell möglich, zeitaufgelöst quantitative Bestimmungen einzelner toxischer Brandgaskomponenten während der jeweiligen Brandszenarien zu ermitteln und somit eine Abschätzung der Toxizität vorzunehmen. Am Beispiel von Polyvinylchlorid (PVC) wird gezeigt, welche Auswirkungen die unterschiedlichen Brandszenarien auf die qualitative und quantitative Brandgaszusammensetzung haben.
Mechanical Properties of Spark Plasma Sintered Fe-Cr Compacts Strengthened by Nanodispersed Yttria Particles
Authors: Franke Peter , Heintze Cornelia , Bergner Frank , Weißgärber Thomas
Published: December 2013

Oxide dispersion strengthening of high-Cr steels is a well-recognized way to extend the application window including nuclear applications for this class of materials. The experimental investigation of model alloys of less complexity is important in order to separate individual influence factors and to understand the irradiation behaviour. The present work is devoted to the mechanical properties of ODS Fe-9wt%Cr alloys produced by means of spark plasma sintering. The range of material conditions covers contents of nanodispersed yttria of 0 (reference), 0.3 wt%, and 0.6 wt% as well as variations of the milling time. Results obtained for the density, elastic properties, hardness, tensile behaviour, and brittle-ductile transition are reported, and the effect of ODS content and PM process parameters is discussed.
Bewertungskriterien für die Funktionstüchtigkeit des Walzenwerkstoffs für Warmwalzwerke
Authors: Goryany Vyacheslav
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Analyse der Temperaturverteilungen und temperaturbedingten Spannungen in Walzen beim Warmwalzen [1, 2] ermöglicht die Entwicklung von Bewertungskriterien sowie die Bestimmung der Einsatzbedingungen der Walzen in einem Walzgerüst beim Warmwalzen und erleichtert das Auswahlprinzip des Walzenwerkstoffs. Solche Kriterien sind bei der Auswahl des Walzenwerkstoffs mithilfe eines Prüfstandes wichtig.
Spark Plasma Sintering of Si3N4/C Composites
Authors: Taslicukur Zeynep , Sahin Filiz Cinar , Goller Gultekin , Yucel Onuralp , Kuskonmaz Nilgun
Published: December 2013

Si3N4/C composites were prepared with carbon black and α-Si3N4 powder by a novel sintering method, i.e. spark plasma sintering. SiC particles formed through reactions between the carbon particles and the SiO2 on the Si3N4 surface. The samples were sintered at 1650 °C for 5 minutes in a nitrogen atmosphere. The microstructure, phase composition, mechanical properties, and dielectric properties of the composites were investigated. The relative densities of the C/Si3N4 composites decreased from 99 to 85% when the carbon black content increased from 0 to 20 wt.-%. Bending strength, hardness and dielectric properties were found to be influenced by the amount of carbon black introduced into the silicon nitride matrix.
Modellierung des Einflusses der Verschleißverteilung auf die Beanspruchung von Fahrwerksgelenken*
Authors: Scholten Jan , Haensel Henning , Krekeler Nico , Fuchs Holger , Stenke Rüdiger , Ejtehadi Mohammad Hesam
Published: December 2013

Kurzfassung

In modernen Fahrwerkssystemen sind, beispielsweise als Traggelenke, vielfach sphärische, vorgespannte Stahl-Polymergleitlager eingesetzt. Die mehrachsige Lastbeaufschlagung in Verbindung mit der sphärischen Wirkgeometrie führt während des Betriebs im Inneren des Gelenkes zu einer Verschleißverteilung auf der Gleitfläche. Entsprechend stellt sich die Beanspruchung im Inneren des Gelenkes erst in Wechselwirkung mit dieser Verschleiß- bzw. mit einer möglichen irreversiblen Verformungsverteilung ein und verändert sich insbesondere über die Betriebsdauer des Gelenkes. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz innerhalb einer Gelenkverschleißsimulation vor, der die Rückkopplung zwischen der Verschleiß- und Pressungsverteilung berücksichtigt. Besondere Herausforderung ist dabei, eine Modellierung zu finden, die sich auf der einen Seite für verschiedene Gelenke einfach mit den üblicherweise vorhandenen Gelenkdaten (CAD, FEM) parametrieren lässt und auf der anderen Seite Rechenzeiten benötigt, welche die Simulation von mehrstündigen Beaufschlagungen zulässt. Die Vorstellung exemplarischer Simulationsergebnisse sowie eine ausblickende Betrachtung möglicher Erweiterungen, beispielsweise durch die Implementierung von plastischen Verformungen in ähnlicher Weise, runden den Beitrag ab.
Schädigungstolerante Auslegung von Aluminium-Druckgusskomponenten
Authors: Oberwinkler Christian , Leitner Heinz , Eichlseder Wilfried , Schönfeld Falk , Schmidt Stefan
Published: December 2013

Kurzfassung

Für eine verbesserte betriebsfeste Auslegung von Aluminium-Druck-Kurzfassung gussbauteilen muss die Porenverteilung im Bauteil abgeschätzt werden können. Ein existierendes Porositätsmodell wurde für die Berechnung der Porenverteilung in einem Referenzbauteil verwendet. Ein Vergleich mit der Porenverteilung im realen Bauteil zeigt eine sehr gute Übereinstimmung.

Der Einfluss der Poren auf die Schwingfestigkeit wird anhand des Kitagawa-Diagramms beschrieben. Daraus kann, zusammen mit der Porenverteilung im Bauteil, die lokal ertragbare Spannungsamplitude abgeleitet werden.
Strukturelle Analyse des Porenraumes von Gasdiffusionslagen in Brennstoffzellen mittels geometrischer 3-D-Graphen
Authors: Thiedmann Ralf , Manke Ingo , Lehnert Werner , Schmidt Volker
Published: December 2013

Kurzfassung

Eine wichtige Komponente von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC) ist die Gasdiffusionslage (GDL). Sie ist, unter anderem, für die Versorgung der Elektrode mit Reaktionsgasen sowie den Abtransport des entstehenden Wassers verantwortlich. Um einen optimalen Wirkungsgrad der Brennstoffzelle erzielen zu können und eine vorzeitige Alterung zu verhindern, ist eine konstante und gleichmäßige Versorgung der Elektrode mit Reaktionsgasen erforderlich. Dazu muss vor allem sichergestellt werden, dass das bei der Reaktion entstehende Wasser abtransportiert wird, um den Gastransport nicht zu behindern. Um diese Stofftransportprozesse, die im Porenraum der GDL stattfinden, besser verstehen zu können, untersuchen wir in der vorliegenden Arbeit die Struktur des Porenraumes basierend auf einer Graphen-Darstellung. Diese Darstellung des Porenraumes gewinnen wir aus 3-D Synchrotron-Daten mit Hilfe einer Skelettierung. In der vorliegenden Arbeit werden wir damit die Porenräume von zwei verschiedenen Typen von GDL (Papier-Typ und Vlies-Typ) strukturell untersuchen und deren Unterschiede quantitativ beschreiben.
Utilising CODmax as an Indirect Fatigue Crack Length Measurement Parameter for M(T) Specimens of an Airframe Aluminium Alloy AA6056
Authors: Vaidya Waman Vishwanath , Horstmann Manfred , Angamuthu Kandasamy , Koçak Mustafa
Published: December 2013

Accuracy of indirect fatigue crack length measurement by potential drop method or by compliance technique may be affected at low load ratio due to fracture surface contact, crack closure or mixed mode fracture. As an alternative, the maximum value of crack opening displacement, CODmax, from a clip gauge was utilized. Middle crack tension M(T) specimens were used to obtain conservative data at a low load ratio (R = 0.1). Thin sheet specimens (B = 3.2 mm) with different widths (100 mm ≤ W ≤ 400 mm) of AA6056-T4 were investigated in the mid-regime (Paris regime), which is of interest for damage tolerance analysis. The use of CODmax is found to provide crack lengths equivalent to those measured optically. Hence, the method is very suitable for indirect crack length measurement. Furthermore, small width specimens provided data equivalent to large width specimens. Insofar, the size effect is found to be absent, and fatigue crack propagation data can be acquired on small width specimens when material availability is limited.
Prediction of Fiber/Matrix Debonding Kinetics in Glass Fibre Reinforced Polyoximethylene under Creep
Authors: Zachariev Georgi , Rudolph Hans-Volker , Ivers Heinz , Buchta Lothar
Published: December 2013

A method for independent prediction of creep damage accumulation on the basis of damage at short term loading and long-term strength is verified for the case of fiber/matrix debonding of injection moulded short glass fibre reinforced polyoximethylene. Small angle scattering X-ray refractometry is applied for damage registration. The method is applicable to materials which display delocalised damage prior to fracture. The predicted damage is compared with the experimental data for damage accumulation in creep.
Risswachstumsverhalten der Aluminiumlegierung AlMg4.5Mn unter proportionaler und nichtproportionaler Schwingbelastung
Authors: Zerres Patrick , Brüning Jutta , Vormwald Michael
Published: December 2013

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wurde der Ermüdungsrissfortschritt unter proportionaler und nichtproportionaler Belastung experimentell untersucht. Hierzu wurden dünnwandige Rohrproben, die mit einem Schlitz versehen wurden, getestet. Die Proben wurden aus der Aluminiumlegierung AlMg4.5Mn gefertigt. Neben reiner Zug-Druck- und reiner Torsionsbelastung wurden sowohl die proportionale als auch die nichtproportionale Kombination dieser beiden Belastungstypen betrachtet. In den Versuchen wurden die Rissfortschrittslebensdauern, die Rissfortschrittskurven und die Risspfade identifiziert. Abhängig vom Belastungstyp initiierten 2 bis 4 Risse an unterschiedlichen Positionen innerhalb des Schlitzes. Wurde die Nennspannung als Lastparameter gewählt, so waren die Lebensdauerunterschiede zwischen proportionaler und nichtproportionaler Belastung sehr klein. Wurde jedoch die elastische Kerbspannung als Lastparameter gewählt, so ergaben sich deutliche Unterschiede in den Lebensdauern für die unterschiedlichen Belastungstypen.
Feasibility Study of Processing Natural Fiber Reinforced Plastic Composite by Injection Molding
Authors: Khalina A. , Ali Aidy , Jalaluddin H. , Hasniza M. Z. , Haniffah W. H. W. M. , Yusri M. Y. , Shuriati M. G.
Published: December 2013

Plastic injection molding is a common process of producing a plastic part. However, the method of producing natural fiber reinforced plastic is yet to be explored. This paper presents the comparison between a resin part and the natural fiber reinforced composite made by the injection molding process. In this study, the composite consists of polypropylene (PP) as the resin, and Kenaf as its fiber. The composite parts and the plastic parts were tested in tensile, flexural and impact tests. The results show an improvement of the parameters obtained from the flexural and impact tests by 10.2% and 15.4%, respectively.
Fatigue Criterion Based on the Novoshilov Criterion for Non-proportional Loadings*
Authors: Skibicki Dariusz
Published: December 2013

In the present paper the fatigue limit has been calculated under non-proportional loads, proposing a modification of the Huber-von Mises-Hencky criterion, i. e. the Novoshilov interpretation of that criterion was applied. As an effective amplitude, the maximum value of shear stress in the non-proportional load cycle was assumed. There has also been proposed the weight function showing preference of the directions of easy slip in the network A2. Subsequently, verification calculations were performed for respective literature data. The data included experimental fatigue limits reported under biaxial loads which are sinusoidally variable from the phase shift. The present results are compared with the Huber-von Mises-Hencky criterion. The analysis showed that the proposed solutions demonstrate greater accuracy, especially under loadings with a high degree of non-proportional loads.
Modelling of Stresses in Welded Joints Under Consideration of Plastic Strains in Fatigue Life Calculations*
Authors: Blacha Łukasz , Karolczuk Aleksander , Łagoda Tadeusz
Published: December 2013

Welded joints submitted to variable loadings are, by their nature, experiencing a stress concentration resulting from the presence of a complex notch effect relating to geometrical and structural features of the joint. In the finite element method, modelling of the weld toe as a sharp notch reveals a non-linear relation of stresses dependent on the mesh density. In this paper, an approach for determination of the notch radius in a welded part was proposed, based on the application of finite element calculations with a non-linear elastic-plastic body model under employment of the linear hardening rule. The derived stresses are used in calculations of fatigue life, carried out according to algorithms provided for structural elements without the presence of welds.
Kenaf Performance in PP/EVA/Clay Biocomposite
Authors: Kamaruddin Siti , Abdan Khalina , Ali Aidy , Maringgal Bernard , Jamaliah Siti , Yunus Wan Md Zin Md
Published: December 2013

In this study, laminated Kenaf nanocomposites made from Kenaf fiber, Polypropylene (PP), organoclay, and Ethylene Vinyl Acetate (EVA) are fabricated with the combination of hand-layup and compression moulding technique. The effect of Kenaf fiber on properties of PP/EVA/clay biocomposite is investigated. The comparisons are made between the composite reinforced with Kenaf fiber and the composite without Kenaf fiber in terms of mechanical and thermal conductivity properties. Dynamic mechanical analysis (DMA) is carried out to examine the thermal mechanical properties of biocomposite samples. The surface fracture of laminated Kenaf nanocomposites is investigated by scanning electron microscopy (SEM). Results verify that Kenaf fibers have great potential to be used as an alternative to inorganic mineral-based reinforcing fibers.
Einfluss nichtmetallischer Einschlüsse auf zulässige HCF-Bemessungskennwerte*
Authors: Rödling Steffen , Fröschl Jürgen , Hück Manfred , Decker Matthias
Published: December 2013

Kurzfassung

Der vorliegende Beitrag stellt die Ergebnisse umfangreicher Schwingfestigkeitsuntersuchungen unter Umlaufbiegebeanspruchung zur Ermittlung der kritischen Einschlussgrößen in unterschiedlichen, hochfesten Stählen vor. Sämtliche Ermüdungsrisse gingen von nichtmetallischen Einschlüssen aus, deren Größe, Form und Lage vermessen und anschließend statistisch ausgewertet wurden. Eine ergänzende Bestimmung des Reinheitsgrades über Gefügeschliffe, wie sie derzeit im Qualitätssicherungsprozess von Stählen Anwendung findet, führte zu einer signifikanten Unterschätzung der Einschlussgrößen und erwies sich als unzureichende Methode zur Beurteilung relevanter Schwingfestigkeitskennwerte. Abschließend wird unter Einbeziehung bruchmechanischer Überlegungen ein Verfahren zur Festlegung zulässiger Bemessungskennwerte in Abhängigkeit vom größten Einschluss im Werkstoffvolumen angegeben. Hierzu wird ein Sicherheitsbeiwert auf Basis des statistischen Größeneinflusses abgeleitet und der Einfluss der Streuung innerer Fehlstellen auf die Ausfallwahrscheinlichkeit von Bauteilen betrachtet. Durch das vorgestellte Prüf- und Bewertungsverfahren können sowohl Festigkeitspotenziale im Werkstoff besser ausgenutzt als auch das Ausfallrisiko durch optimierte Qualitätsprüfung minimiert werden.
Betriebsfeste Auslegung von Aggregatbauteilen*
Authors: Träger Matthias , Serifsoy Murat
Published: December 2013

Kurzfassung

Für eine effiziente und wirtschaftliche Dimensionierung von Aggregatbauteilen ist die Anwendung statistisch begründeter Nachweisverfahren erforderlich. Die generelle Belastungscharakteristik eines Bauteils kann in synthetischen Betriebsprofilen ermittelt werden. Für die Annahme der auftretenden Lastzyklen im Kundenbetrieb stehen umfangreiche Datenerhebungen zur Verfügung, die in Zusammenarbeit mit anderen Automobilherstellern durchgeführt wurden. Aus den Daten können die Verweildauer in bestimmten Lastzuständen und auftretende Streuungen für unterschiedliche Fahrzeugkategorien ermittelt werden. Die Ausfallwahrscheinlichkeit des Bauteils wird in Verbindung mit Last- und Festigkeitsstreuungen unter Anwendung einer Montecarlo-Simulation abgeschätzt. Die Methode muss im Hinblick auf neue Märkte, verändertes Kundenverhalten und neue Fahrzeugkonzepte stetig angepasst werden.
Experimenteller Festigkeitsnachweis an Kurbelgehäusen von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren*
Authors: Zäumer Udo , Burkhardt Wolfgang , Randow Gerrit , Mischorr Gerhard , Thiel Erwin
Published: December 2013

Kurzfassung

Leistungs- und Drehmomentsteigerung bei erhöhten Zünddrücken stellen insbesondere unter dem Aspekt von gleichbleibenden oder sogar geringer werdenden Baugrößen erhöhte Anforderungen an den experimentellen Festigkeitsnachweis von Kurbelgehäusen für Nutzfahrzeug-Dieselmotoren. Hierzu wird eine Versuchsmethode für einen experimentellen Festigkeitsnachweis an Lagerstühlen von Kurbelgehäusen mit einem Innendruckprüfstand vorgestellt. Neben der Einordnung der Methode in das Spektrum der möglichen Beanspruchungsszenarien, erfolgt eine Diskussion zu den Ergebnissen und Grenzen dieser Methode. Ausgehend davon wird eine Weiterentwicklung des Ansatzes zum experimentellen Betriebsfestigkeitsnachweis vorgestellt.
Neuer Ansatz zur Bewertung von Stützwirkung und statistischem Größeneinfluss im Auslegungsprozess*
Authors: Fröschl Jürgen , Decker Matthias , Eichlseder Wilfried
Published: December 2013

Kurzfassung

Im Bauteilauslegungsprozess spielt bei der Übertragung von Schwingfestigkeitsergebnissen aus Probenversuchen auf zulässige Bauteilbemessungskennwerte die Beschreibung des spannungsmechanischen und statistischen Größeneinflusses eine wesentliche Rolle. Dazu wird im vorliegenden Beitrag ein neuer Ansatz zur getrennten Bewertung dieser beiden Größeneinflüsse vorgestellt sowie die Vorteile gegenüber klassischen Modellen an Schwingfestigkeitsversuchsergebnissen demonstriert.
Anwendung der fortschrittlichen Auslegungskonzepte bei Schadensuntersuchungen*
Authors: Issler Lothar
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Ermüdungsversagen an Podesten von Deckkranen von Containerschiffen wurde systematisch mit dem Nennspannungskonzept, dem Strukturspannungskonzept, dem Kerbspannungskonzept, dem Örtlichen Dehnungskonzept und dem Bruchmechanikkonzept analysiert. Mit Ausnahme des Nennspannungskonzepts lassen sich die Schäden unter Anwendung der Palmgren-Miner-Regel und der in der FKM-Richtlinie empfohlenen kritischen Schadenssummen relativ gut erklären. Die Treffsicherheit der Lebensdauervorhersage wird allerdings erheblich von den aus den Flanschkräften resultierenden Strukturspannungen beeinflusst, welche im vorliegenden Schadensfall durch experimentelle Spannungsanalyse mit Dehnungsmessstreifen ermittelt wurden.