bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Low Cycle Fatigue of the Single-Crystal Nickel-Base Superalloy CMSX-4 — Anistropy and Effect of Creep Damage*
Authors: Klingelhöffer Hellmuth , Epishin Alexander , Link Thomas
Published: December 2013

Low cycle fatigue of the single-crystal nickel-base superalloy CMSX-4 was investigated in the temperature range 700—950°C under strain controlled cyclic loading. The points of interest were the crystallographic anisotropy of low cycle fatigue behaviour and the effect of creep damage on low cycle fatigue life. For the testing conditions used the low cycle fatigue life of CMSX-4 is strongly orientation dependent as well as very sensitive to the formation of rafted γ/γ’-microstructure.
Thermal Fatigue of Magnesium Base Alloy AZ91*
Authors: Krauß Martin , Scholtes Berthold
Published: December 2013

Thermal fatigue tests of the magnesium-base alloy AZ91 were carried out under total strain control and out-of-phase-Ioading conditions in a temperature range between 50°C and +190°C. Specimen produced by a vacuum die casting process were loaded under constant total strain and uniaxial homogeneous stress. To simulate the influence of different mean stresses, experiments were started at different temperature levels, i. e. the lower, mean or upper temperature of the thermal cycle. The thermal fatigue behaviour is described by the resulting stress amplitudes, plastic strain amplitudes, and mean stresses as a function of the number of thermal loading cycles. Depending on the maximum temperature, and the number of loading cycles, cyclic softening as well as cyclic hardening behaviour is observed. The upper temperatures or the respective temperature amplitudes determine the total fatigue lifetime.
Contribution of MoS2 additives to the Microstructure and Properties of PM Copper Based Brake Material
Authors: Uzunsoy Deniz , Kelesoglu Ergün , Erarslan Yaman
Published: December 2013

The effect of a MoS2 additive on the microstructural evolution and properties of copper based brake linings has been investigated in this study. It was found that the quantity of additive as well as sintering cycle has significant effect on the density and hardness values of the produced material. The microstructure of designed brake lining materials showed that copper based matrix was surrounded by MoS2 particles. The microstructural investigation also proved that the lower boiling point elements such as Pb in the as-supplied powder vaporise during sintering from the structure, and this result in an increase in the porosity amount by lowering the overall density of brake linings. The Vickers hardness of brake linings decreased with the addition of molybdenum disulphide particles. MoS2 addition reduces wear rate of samples due to the solid lubrication effect.
FatiRAN – Optimized Generation of Spectra for Random Vibration Testing*
Authors: Decker Matthias , Rödling Steffen
Published: December 2013

Random vibration testing with stochastic broad band noise signals is a commonly used procedure in qualification testing of vehicle parts. However, there are no standard procedures for deriving adequate test power spectral densities from road load data; hence test spectra can be defined far too low leading to tests not covering the loads of service life. In this paper, a new method is presented that gives consideration to the aspects of material fatigue during the whole process of windowing, overlapping, amplitude correction, and averaging that all have vital influence on the test spectra obtained. This allows for deriving test spectra with calculated damage equivalent to a defined set of design load histories, and thus helps minimizing the effort for calibration runs of test spectra on a test rig. The theoretic derivation will be shown as well as a comparison with the commonly used procedures using an exemplary case study.
Design of Suspension Components Considering Special Event Loading
Authors: Teutsch Roman , Seufert Bruno , Schmid Andreas , Lengl Edwin
Published: December 2013

In order to guarantee resource-saving and environment-friendly mobility for the future, the automotive industry adopts more and more new technologies. In this paper, a holistic design process for suspension components is introduced in which modern light-weight design methods and optimization tools are included. An example illustrates how fatigue analysis and testing have to be carried out to further ensure quality and reliability of the components.
Auslegung von Dieseleinspritzkomponenten für Höchstdruckanwendungen*
Authors: Scheffold Andreas , Rauscher Thomas , Häußler Peter , Nonhoff Sven , Mährle Thomas
Published: December 2013

Kurzfassung

Bedingt durch die Verschärfung der Abgasnormen und die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs müssen derzeit am Markt verfügbare Einspritzsysteme hinsichtlich höherer Einspritzdrücke weiterentwickelt werden. Ausgehend vom Absicherungskonzept zum Nachweis der Betriebsfestigkeit für die Bauteilfreigabe wird anschließend die Vorgehensweise zur Auslegung der Komponenten in der frühen Phase der Entwicklung vorgestellt. Hierbei wird schwerpunktmäßig auf die Simulation von Drucklastkollektiven und die Vorgehensweise zur Ableitung von normierten Wöhlerlinien eingegangen.
Mikroskopische Balgmodellierung — Automatismen in der Lebensdauer- abschätzung von Luftfedern*
Authors: Pham Tram Anh , Rambacher Christoph , Brüger Thorsten
Published: December 2013

Kurzfassung

Luftfederbälge bestehen aus Festigkeitsträgern und Elastomer, dessen Beanspruchungen für das Luftfedersystem lebensdauerbestimmend sind. Der folgende Beitrag stellt eine numerische Methode zur mikroskopischen Beanspruchungsanalyse des Elasto- mers vor, die durch eine weitreichende Automatisierung für die Lebensdauervorhersage von Luftfedern genutzt werden kann.
Fatigue Behaviour of a 9Cr1MoNbV Martensitic Steel in a Liquid Metal*
Authors: Vogt Jean-Bernard , Serre Ingrid , Verleene Arnaud
Published: December 2013

The low cycle fatigue behaviour of the T91 martensitic steel is studied in the range Δεt from 0.4% to 2.4%, at 300°C, in air and in liquid Lead Bismuth Eutectic (LBE). It is shown that the cyclic stress response consists of a cyclic softening that is not modified by the environment. However, the fatigue life is reduced after fatigue in LBE as compared to air and the effect is especially marked at high strain range. Metallographic analysis of the external surfaces and of transverse cross sections of specimen show that the short crack density is very low in the specimen failed in liquid metal while it is high for tests in air. Fracture surface observations show that multiple crack initiations occurred in air. In liquid metal, the fracture surfaces were flat and contained widely spaced fatigue striations. Strain localization promoted by the liquid metal is responsible for the decrease in fatigue resistance.
Überwachung von Rotorblättern von Windkraftanlagen
Authors: Frankenstein Bernd , Schubert Lars , Klesse Thomas , Schulze Eberhard , Friedmann Herbert , Ebert Carsten
Published: December 2013

Kurzfassung

In diesem Bericht wird die Entwicklung eines Structural-Health-Monitoring Systems, SHM, vorgestellt, das den Zustand der Rotorblätter von Windenergieanlagen überwachen und rechtzeitig vor Totalausfällen Strukturveränderungen detektieren und lokalisieren soll. Es basiert auf einer Kombination von Messtechniken aus den Bereichen der geführten Wellen im Ultraschallbereich und niederfrequenter Modalanalyse. Die Kombination beider Techniken ist bei bisherigen Rotorblattuntersuchungen bereits erfolgversprechend eingesetzt worden. Mittels Modalanlayse sind Aussagen zum Gesamtverhalten der Rotorblattstruktur möglich; gefährdete und stark beanspruchte Bereiche werden zusätzlich durch geführte Wellen im Ultraschallbereich überwacht.
Zerstörungsfreie Prüfung von technischen Anlagen und Verfahren und von Vorgängen in der Natur mithilfe kurzlebiger Radionuklide (Radiotracer)
Authors: Jentsch Thorsten , Zeuner Albert
Published: December 2013

Kurzfassung

Kurzlebige offene Radionuklide eignen sich sehr gut zur Untersuchung von Transport- und Mischungsvorgängen. Sie erzeugen keine messbare Verunreinigung des Produktes. Das Produkt kann nach Abklingen des Radiotracers ohne Einschränkungen weiter verwendet werden. Es werden Beispiele gezeigt, bei denen technische Prozesse mit Radiotracern untersucht wurden.
Quantitative Fehlercharakterisierung aus Ultraschall-HF-Daten mittels simulationsgestützter Auswerteverfahren
Authors: Spies Martin , Rieder Hans
Published: December 2013

Kurzfassung

In der zerstörungsfreien Fehlerprüfung mit Ultraschall haben sich unterschiedliche Auswerteverfahren etabliert. Dieser Beitrag stellt eine Kombination von Verfahren vor, die unterschiedliche Komplexität aufweisen und sich gegenseitig ergänzen. Aus einem HF-Prüfdatensatz werden verschiedene Merkmale extrahiert und zur Auswertung herangezogen. Der Fehlerrekonstruktion mittels der Synthetischen-Apertur-Fokus-Technik SAFT wird die Auswertung anhand der Amplituden-Laufzeit-Orts-Kurven gegenübergestellt, die nur ein Teil der Prüfdaten benötigt und daher weniger rechenzeitintensiv ist. Auf der Basis von analytischen Näherungen für die Amplituden-Orts-Kurven können außerdem die aus den HF-Daten extrahierten Amplitudendynamikkurven im Hinblick auf die Fehlerabmessungen und Fehlerorientierungen invertiert werden. Diese Vorgehensweise wird anhand eines repräsentativen Testfehlerdatensatzes illustriert und deren Vorteile für mögliche Anwendungen diskutiert.
Eigenschaftsanalyse geschweißter Leichtbaustrukturen aus Metall/Faser-Kunststoffverbunden mit berührungslosen optischen Messverfahren*
Authors: Bos Martin , Stelzer Gerhard , Renz Rainer
Published: December 2013

Kurzfassung

Nach der Beschreibung des Metall-Ultraschallschweißverfahrens am Beispiel eines Metall/CFK-Verbunds aus einer Aluminiumlegierung (AlMg3) mit einem kohlenstofffaserverstärkten Polyamid (CF-PA66) werden vollflächige Dehnungsanalysen der gefügten einschnittigen Überlappverbindung bei unterschiedlichen äußeren mechanischen Belastungen aufgezeigt. Diese experimentellen Verformungsanalysen dienen dazu, die Verfahrensparameter des Fügeprozesses zu optimieren sowie die Finite-Elemente-Simulation mit der Realität abzugleichen. Des Weiteren werden die Einflüsse von Fehlstellen auf das Verformungsverhalten der Verbindung bei äußerer Belastung angesprochen.
Keramische Verbundwerkstoffe*
Authors: Danzer Robert , Lube Tanja
Published: December 2013

Kurzfassung

In Verbundwerkstoffen werden Werkstoffe mit zum Teil stark unterschiedlichen Eigenschaften auf mikrostruktureller Größenordnung miteinander gemischt, oft um eine bestimmte Eigenschaft des Basiswerkstoffes zu verbessern. Im Fall von verstärkten Kunststoffen und Metallen lässt sich die Verbesserung oft über „Mischungsregeln“ erklären. Im Fall von Keramik-Keramik-Verbundwerkstoffen sind sich die beteiligten Komponenten in ihren Eigenschaften sehr ähnlich: Die Festigkeit, Steifigkeit, Korrosions- und Temperaturbeständigkeit und andere sind hoch, die Zähigkeit ist eher niedrig. Dennoch ist es möglich, durch geeignete Kombination und das Ausnützen von mikromechanischen Effekten die Sprödigkeit von Keramiken zu verringern. In dieser Übersicht werden einige typische Effekte anhand von wichtigen Beispielen (umwandlungsverstärkte Keramiken, keramische Langfaserverbunde und Schichtverbunde) erläutert und durch Ergebnisse eigener Forschungsarbeiten ergänzt.
Charakterisierung der Schädigungsentwicklung in ultrafeinkörnigem IF Stahl mittels digitaler Bildkorrelation*
Authors: Niendorf Thomas , Maier Hans J.
Published: December 2013

Kurzfassung

Ultrafeinkörniger (interstitial-free) IF-Stahl zeichnet sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften unter monotoner und auch zyklischer Belastung aus. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich die Schädigungsentwicklung in den untersuchten IF-Stahl-Proben teilweise ungewöhnlich darstellt. Die Bruchflächen der Ermüdungsproben sind bei Proben aus verschiedenen Prozessrouten nicht wie erwartet senkrecht zur Belastungsachse ausgerichtet. Zur Untersuchung der Schädigungsentwicklung wurde die lokale Verformung mittels des Verfahrens der lokalen Bildkorrelation ausgewertet. Die Messungen der Akkumulation der lokalen plastischen Dehnungen liefern bereits in frühen Stadien der Belastung Hinweise auf die versagensrelevanten Strukturen. Somit sind gezielte mikrostrukturelle Untersuchungen der für die Schädigungsentwicklung relevanten Probenbereiche möglich und die Ergebnisse zeigen, dass bei nicht optimiertem Herstellprozess im ultrafeinkörnigen IF-Stahl lokal Mikrostrukturen entstehen, welche die Schädigungsentwicklung stark begünstigen.
Entwicklung eines nichtlokalen Schädigungsmodells*
Authors: Seidenfuß Michael , Roos Eberhard , Samal M. K.
Published: December 2013

Kurzfassung

Mithilfe von sogenannten Schädigungsmodellen kann das Verformungs- und Versagensverhalten von metallischen Werkstoffen beschrieben werden. Die auf der Mikrostrukturebene ablaufenden Schädigungsvorgänge werden dabei mit kontinuumsmechanischen Ansätzen beschrieben. Bei diesen klassischen Schädigungsmodellen hängt die Schädigung direkt vom lokalen Spannungs- und Dehnungszustand ab. Werden diese Modelle in Finite-Elemente-Programmen verwendet, so führt der lokale Ansatz zu einer Lokalisierung der Schädigung und der Dehnung in einer Elementschicht und somit zu einer Netzabhängigkeit der Finite-Elemente-Lösung. Gute Ergebnisse können nur dann erreicht werden, wenn die Elementgröße direkt an die Mikrostruktur gekoppelt wird. Diese Arbeit beschreibt nun eine neue nichtlokale Formulierung, bei der die Lösung netzgrößenunabhängig ist und die Breite der Lokalisierungszone direkt als zusätzlicher Werkstoffparameter in die konstitutiven Gleichungen eingeht. Als Schädigungsmodell wird dabei das Modell nach Rousselier verwendet. Im Aufsatz ist die Herleitung und die Implementierung dieses nichtlokalen Rousselier-Modells in ein Finite-Elemente-Programm beschrieben. Zur Verifikation des hergeleiteten Modells werden unterschiedlich große Flachzugproben mit Loch, die mit verschiedenen Netzgrößen simuliert wurden, verwendet. Es kann gezeigt werden, dass der Einfluss der Probengröße auf das Bruchverhalten unabhängig von der Netzgröße vorhergesagt werden kann.
A Three-Dimensional Finite Element Analysis of the Stress Intensity Factors for Different Fracture Modes of Homogeneous Bimaterial
Authors: Hedia Hassan S. , Aldousari S. M. , Fouda N.
Published: December 2013

The failure of cracked components is governed by the stresses in the vicinity of the crack tip. The singular stress contribution is characterized by stress intensity factors. The stress intensity factors depend on the geometry of the component and on loading condition. This paper addresses the evaluation of stress intensity factors (SIFs) of opening, shearing and tearing modes for compact tension specimens for bonding homogeneous materials. The aim of this work is to find the optimal pre-cracked length, crack notch radius, and crack notch angle in order to eliminate the effect of them on the SIF and then on the fracture toughness. To achieve this goal, a three- dimension finite element analysis (FEA) model using the ANSYS program is constructed for specimens made of homogeneous materials such as stainless steel bonding with epoxy as a filler material. The effects of notch angle, notch tip radius and pre-crack length on the stress intensity factors are studied for different fracture modes. The results for the stress intensity factors KI, KII and KIII are obtained using the linear elastic fracture mechanics (LEFM) approach.
Enhancement of the POD of Flaws in the Bulk of Highly Attenuating Structural Materials by Using SAFT Processed Ultrasonic Inspection Data
Authors: Spies Martin , Rieder Hans
Published: December 2013

The determination of the size of flaws in the bulk of duplex stainless steels and the determination of the Probability of Detection (POD) from ultrasonic data is addressed. The ferritic-austenitic mixed microstructure of these steels causes a strong attenuation of the ultrasonic waves. Therefore, the Synthetic Aperture Focusing Technique SAFT has been applied which leads to a reduction of the microstructural noise signals and thus to an improvement of defect detection. Based on the ultrasonic rf-data acquired on a test block with model defects an â-versus-a-approach has been performed to determine the POD for the inspected duplex specimen according to MIL-HDBK-1823. It is shown that SAFT-processing of the ultrasonic data leads to a remarkable improvement of defect detectability.
Hochglanzoberflächen beim Spritzgießen
Authors: Berger Gerald R. , Friesenbichler Walter , Reitter Michael , Jutz Stefan , Langecker Günter R.
Published: December 2013

Kurzfassung

Hochglänzende Spritzgussteiloberflächen werden aus Design- und aus funktionellen Gründen eingesetzt. Eine hervorragende Oberflächenqualität des korrespondierenden (Stahl-)Formeinsatzes ist eine Grundvoraussetzung, welche neben der Auswahl des Kunststoffes und der Prozessführung des Spritzgießens das gewünschte Erscheinungsbild der Formteiloberfläche beeinflusst. Im Rahmen eines multilateralen Forschungsprojektes am Polymer Competence Center (PCCL), Leoben wurden 12 unterschiedliche metallische Hochglanzpoliturgüten erstellt und über Topografiemessungen mittels Weißlichtinterferometrie, dreidimensionaler Rauigkeitsauswertung und 3 daraus abgeleiteten topografischen Qualitätsparametern eindeutig beschrieben. Letztere berücksichtigen die in unterschiedlicher lateraler Ausprägung auftretenden Oberflächendefekte Orangenhaut sowie Mattigkeit (Rauheit sowie Feinstrauheit). Weiters wurde die Abformung in die Kunststoffe Polypropylen und Polycarbonat untersucht.
Plasma Spray Coating of an AA 2024-T4 Al Alloy with Oxide Powders
Authors: Özel Serkan , Turhan Hüseyin
Published: December 2013

In this study, the surface of AA2024-T4 Al alloy substrate was coated by Al2O3 + TiO2 powders without and with NiAl bond coat by using a plasma spray process. The TiO2 content was added at different concentrations (3, 13 and 40 wt.-%) to the Al2O3 content. The coated samples were characterized by means of an optical microscope, scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and the hardness as well as the bond strength were tested. These results showed that the hardness and porosity decreased with the increasing of the TiO2 content of the Al2O3 + TiO2 coatings. The bonding strength of the coated specimens was increased by using the NiAl bond coat.
A new approach to the kinematic analysis of universal joints
Authors: Karadere Gültekin , Kopmaz Osman , Güllü Emin
Published: December 2013

This work is the continuation of a study which is concerned with the kinematics of an universal joint and its use in shaft connections. In the present work, case studies are carried out by numerical implementation of the kinematic formulas illustrated in a previous paper in which two different systems for transmission of rotational motions are kinematically analysed. The first of these systems consists of two shafts (an input and an output shaft) connected via an universal joint, while the other comprises three shafts (an input, an intermediate, and an output shaft) and two universal joints connecting them. Furthermore, it is investigated how the angles between shaft axes, the arm lengths of the cross pieces, the angles between cross arms, and the angle between yoke planes of the intermediate shaft affect the characteristics of output motion. For both systems, the relationships between rotation angles of shafts are derivated by applying the rigidity condition on the cross arms. The case studies show that the arm lengths of cross pieces have no effect on the angular relations, independently of the angles between arms. However, in a coplanar system of the second type, either parallel or crossed assembled, it is concluded that an input rotation cannot be transmitted onto the output shaft without losing its kinematic features as far as the angles between the cross arms in each joint deviate from 90°, and also the angle between the yoke planes from 0°, respectively. The interference of the working planes of the joint is not included in the study.
Microstructural and Fractographical Studies on Quenched and Tempered Armor Steels
Authors: Karagöz Şadi , Atapek Ş. Hakan , Yilmaz Alpay
Published: December 2013

In this study, a boron-alloyed experimental steel has been rolled to form a sheet product, and an austenization treatment has been performed, followed by rapid quenching and then tempering. By austenization, a homogeneous austenite phase is obtained and a martensitic microstructure is formed after rapid quenching. This kind of microstructure exhibits high hardness, but low toughness. Thus, a tempering heat treatment is applied at a proper temperature (200 °C and 600 °C) and various times, in order to provide optimum toughness and to develop an ideal combination of strength and toughness.

After this process, at first the phases formed during the equilibrium state have been studied for the alloy system using ThermoCalc data, and also their amounts have been evaluated. The microstructures acquired after the heat treatments have been examined by light microscopy. The effects of the formed microstructures on mechanical properties are comparatively given by their strength, toughness, and elongation values. Furthermore, the failure mechanism with fractografical examinations has been determined by using a Scanning Electron Microscope (SEM).
Quench Sensitivity of Medium and High Strength Aluminium Alloys
Authors: Oksuz Cemal , Sen Ozkan , Bozdogan Rafet , Cigdem Mustafa
Published: December 2013

An attempt has been made to determine the suitability of the conventional Jominy end quench test for assessing the quenching behaviour of heat treatable aluminium alloys. Hence it was decided to apply the Jominy test initially on specimens of 6061, 2024, and 7075 alloys possessing considerable differences in quenching response.

The Jominy test with slight modification was found to be successful in revealing the quenching response of the alloys studied. Experimental results have indicated that the quench sensitivity of these alloys increases in the order of 6061, 2024, and 7075. The quench sensitivity of Al alloys is primarily governed by two factors. Firstly, the increase in the concentration of the alloying elements increases the quench sensitivity. Secondly, the elements that form high temperature intermetallics make aluminium alloys more quench sensitive.
Durchgängiger Prozess für die Berechnung dynamischer Lasten von komplexen mechatronischen Systemen am Beispiel der Simulation einer Windenergieanlage*
Authors: Lenssen Stefan , Degtiarev Andrei , Krull Frank D. , Hambrecht Ralf
Published: December 2013

Kurzfassung

Im Rahmen des Gemeinschaftsprojekts Advanced Drive Train Simulation — Wind (ADTS) wird beispielgebend ein durchgängiger Prozess für die Berechnung dynamischer Lasten der Komponenten des Antriebsstranges entwickelt. Werkzeuge, die den Prozessgedanken der Gesamtsimulation der Windenergieanlage (WEA) unterstützen, werden vorgestellt. Schnittstellen zwischen den einzelnen CAE-Programmen sorgen für Prozesssicherheit und Effizienz. Das Simulationsmodell umfasst die komplette WEA inklusive der aero-elastischen Kopplung zwischen Wind und Rotor. Das Simulationsmodell wird komplettiert durch komplexe nichtlineare Steifigkeitsmatrizen der Lager, wobei alle Kopplungs- effekte berücksichtigt werden. Untersuchungen hinsichtlich der Tauglichkeit verschiedener Lagermodellierungen werden diskutiert.
Erweiterte Werkstoffprüfverfahren zur Charakterisierung von Leichtbaublechwerkstoffen im Hinblick auf die Kantenrisssensitivität*
Authors: Held Christian , Liewald Mathias , Sindel Manfred
Published: December 2013

Kurzfassung

Im vorliegenden Beitrag wird über zwei neu entwickelte Prüfverfahren berichtet, mit dem die Kantenrissempfindlichkeit von hochfesten Stahlblechwerkstoffen quantifiziert werden kann. Basierend auf konventionellen Biegetests wurde das neue Prüfverfahren so modifiziert, dass eine maximal mögliche Kantenbelastung aufgebracht wird. Im Beitrag wird auf die standardisierten und genormten Werkstoffcharakterisierungmethoden und -prüfverfahren eingegangen und es werden Prüfverfahren vorgestellt, die eine Aussage über die Biegbarkeit von hochfesten Stahlblechwerkstoffen über deren Kantenrissempfindlichkeit vor allem liefern können.
Rekonstruktion unvollständiger computertomografischer Modelldatensätze mit Directt- Algorithmus
Authors: Hentschel Manfred P. , Lange Axel , Kupsch Andreas , Müller Bernd R.
Published: December 2013

Kurzfassung

Modellrechnungen zur Rekonstruktion unvollständiger computertomographischer Datensätze werden zur Ermittlung der Vorteile des neuen Directt-Algorithmus gegenüber der konventionellen gefilterten Rückprojektion durchgeführt, insbesondere auch zur Vermeidung experimentell begründeter Unwägbarkeiten. Ein entsprechender Bedarf entsteht seitens erweiterter Forschungsaktivitäten und industrieller Bedürfnisse, wo die Rekonstruktion limitierter Messdatensätze von Artefakten dominiert wird. Die bekanntesten Einschränkungen betreffen das Limited-View- und Few-Angles- Problem sowie die ROI-Situation, die jeweils unabhängig voneinander untersucht werden, in der Anwendung jedoch zumeist undefiniert vermischt sind, wie etwa in der Elektronen-Tomografie. Die hochauflösende Rekonstruktion von Einzelpixeln wird durch die Wahl eines kleinen Modells von nur 1012 Pixeln visualisiert und ist ohne Filterung möglich. Rekonstruktionen von 90°-Sektoren oder 50% -ROI-Querschnitten sind fast ohne Auflösungseinschränkungen realisierbar. Die bisher nicht bekannte Möglichkeit, auch außerhalb der ROI präzise zu rekonstruieren, wurde als „Extended ROI“-Methode erfolgreich erprobt.
Design of In-Situ Experimentation for the Study of Fuel Cells with X-rays and Neutrons
Authors: Dixon Ditty , Schröder Alexander , Schökel Alexander , Darmstadt Matthias Söhn , Manke Ingo , Kardjilov Nikolay , Sanders Tilman , Loos Volker , Hoogers Gregor , Wippermann Klaus , Stolten Detlef , Roth Christina
Published: December 2013

In situ neutron and X-ray measurements are of essential importance for the rational design of tailor-made catalysts and cell components, in particular when they can be performed with spatial resolution. Neutron radiography allows the investigation of the local fluid distribution in direct methanol fuel cells (DMFCs) under operating conditions with spatial resolutions in the order of some tens of micrometers. In the through-plane mode, an overview of the local water and gas distribution in the flow field channels is obtained, while the in-plane mode provides information on spatially and time resolved fluid distribution across the cell, hydration/dehydration processes and water distribution across the walls of flow field channels. Combined studies of high resolution neutron radiography and segmented cell measurements are especially valuable, because they enable a correlation of the local fluid distribution and local performance. This knowledge is essential in order to optimise water management and performance and to establish a homogeneous fluid, current and temperature distribution in order to achieve high performance and durability of DMFCs. While the neutron studies focus on the cell components, additional information about the catalyst performance and stability is obtained by in situ X-ray absorption spectroscopy (XAS), thus nicely complementing the neutron measurements. Particle size and particle composition as well as degradation processes by oxidation, de-alloying, and particle growth can be probed with spatial resolution during operation. However, both for neutron and X-ray investigations dedicated cell and experiment design are crucial for the success of the measurements.
Schwellenwerte für Ermüdungsrissausbreitung in FSW-Nähten
Authors: Döker Hubert , Biallas Gerhard
Published: December 2013

Kurzfassung

Fur den Beitrag wurden FSW-Stumpfstose aus AA2024 und AA6013 analysiert. Die Eigenspannungen wurden mittels der Cut-Compliance- Methode in Form von an der Rissspitze wirkenden Spannungsintensitatsfaktoren Krs erfasst, die direkt mit lastbedingten Spannungsintensitatsfaktoren uberlagert werden konnen. Die Schwellenwerte der Schwingbreite des Spannungsintensitatsfaktors ΔKth wurden fur kleine Lastverhaltnisse R mit konstantem R-Wert, fur grose Lastverhaltnisse dagegen mit konstantem Kmax-Wert ermittelt. Die konventionelle Auftragung der Schwellenwerte uber dem Lastverhaltnis lasst fur geschweiste Proben bei kleinen R-Werten deutlich grosere Schwellenwerte als fur den Grundwerkstoff erkennen. Die Auftragung nach dem 2-Parameter-Konzept verdeutlicht, dass der bei hohen Kmax-Werten ermittelte effektive Schwellenwert ΔKth,eff werkstoff- und zustandsunabhangig ist. Die Unterschiede werden somit ausschlieslich vom zweiten Schwellenwert Kmax,th verursacht, der fur FSW-Verbindungen deutlich groser als fur den Grundwerkstoff ist. Dieser Unterschied kann den beim Schweisen eingebrachten Druckeigenspannungen zugeordnet werden. Basierend auf der analytischen Beschreibung des Schwellenwertverhaltens in einer fruheren Veroffentlichung [1] wird gezeigt, dass bei bekanntem Verhalten eines geeigneten Grundwerkstoffs zusatzlich nur ein charakteristischer Krs-Wert benotigt wird, wenn das Schwellenwertverhaltens einer FSW-Verbindung beschrieben werden soll.
Die neue Generation der Qualitätskontrolle für Kunststoffgranulat – Fehlerdetektion und Sortierung im Produktionsmaßstab
Authors: Tarrach Laura
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Ansprüche an qualitativ hochwertiges Kunststoffrohmaterial steigen zunehmend. Als „high grade“ ausgezeichnete Granulate erzielen besonders hohe Gewinnmargen und sind weniger verantwortlich für Schwierigkeiten während des Weiterverarbeitungsprozesses als „low grade“-Materialien. Ziel der Pelletkontrolle ist also die Steigerung der Produktqualität und Verhinderung von Ausschussproduktion, die wiederum am effektivsten durch eine stichprobenartige Überprüfung mittels sogenannter Online-Testsysteme erreicht wird. Wesentlich aktuellere Messergebnisse ermöglichen einen zeitnahen Eingriff in den Produktionsprozess. Die neue Generation der Pelletkontrollsysteme ermöglicht jedoch eine Qualitätskontrolle in Produktionsmaßstab und sortiert gleichzeitig die detektierten Fehler aus, so dass nahezu eine 100%ige Qualitätskontrolle erreicht wird.
Pressure Resistance of Glass Capillaries for Hydrogen Storage
Authors: Holtappels Kai , Beckmann-Kluge Martin , Gebauer Marek , Eliezer Dan
Published: December 2013

A crucial problem in the development of new hydrogen technologies is the need for lightweight and safe storage of acceptable amounts of hydrogen, in particular for portable or mobile applications. A new and innovative technology based on capillary arrays has been developed. These systems ensure the safe infusion, storage, and controlled release of hydrogen gas, even when storage pressures of up to 1200 bar are applied. This technology enables the storage of a significantly higher amount of hydrogen than other approaches. It has already surpassed the US Department of Energy's 2010 target, and is expected to meet the DOE's 2015 target in the near future. The main determinant in this storage technology is the pressure resistance of glass capillaries. It is well known that quartz, for example, is three times stronger than steel. At the same time, the density is about three times lower which means that much less material is necessary to reach the same pressure resistance. The pressure resistance of single capillaries has been determined in relation to various capillary materials and dimensions, wall thicknesses etc. in order to find out optimal parameters for the “final” capillaries.
Temperature Distribution of Multipass TIG Welded AISI 304L Stainless Steel
Authors: Esme Ugur , Bayramoglu Melih , Serin Hasan , Guven Onur , Aydin Hakan , Kazancoglu Yigit
Published: December 2013

Tungsten inert gas welding (TIG) is one of the most important material-joining processes widely used in industry. AISI type 304L stainless steel plates with 8 and 10mm thicknesses are widely used in the fabrication of pressure vessels and other components. These plates are mostly joined together by multipass welding methods. The temperature distribution that occurs during multipass welding affects the material microstructure, hardness, mechanical properties, and the residual stresses that will be present in the welded material. Very limited experimental data regarding temperature distribution during multipass welding of plates is available in the literature. Experimental work was carried out to find out the temperature distribution during multipass welding of the AISI 304L stainless steel plates. The temperature distribution curves obtained during the experiments are presented. The average maximum temperature rise during each pass of welding is calculated and plotted against the distance from the weld pad centre line. From these plots, the maximum temperature rise expected in the base plate region during any pass of welding operation can be estimated.
Fabrication and Characterization of SiC Preforms for Metal Matrix Composites
Authors: Kisasoz Alptekin , Güler Kerem Altug , Karaaslan Ahmet
Published: December 2013

In this study, the effect of the PVA amount on the SiC preform properties was investigated. SiC particulates that have 60 μm average grain size were used as preform constituent. In order to produce SiC preforms, slurries that contains SiC, PVA, and colloidal silica were prepared with different amount of PVA and were dried at room temperature for 24 hours. Dried specimens were sintered at 1000°C for 3 hours. Also, specimens were characterized by Archimedes' tests for porosity. Mechanical and microstructural tests were carried out by bending and SEM analysis, respec- tively.
Ansätze für eine verteilte Komponenten- und Variantenabsicherung in der Gesamtfahrzeugerprobung
Authors: Ungermann Jochen , Heuler Paul
Published: December 2013

Kurzfassung

Die zentrale Herausforderung der Erprobungsplanung besteht darin, unterschiedlich ausgestattete Fahrzeuge in verschiedenen Erprobungsarten derart einzusetzen, dass über die systematische Abprüfung von Wechselwirkungen ein Beitrag zur Zuverlässigkeitssteigerung geleistet werden kann. Die Autoren dieses Artikels zeigen auf, wie Methoden der Zuverlässigkeitsanalyse und statistischen Versuchsplanung dazu genutzt werden können, eine beschränkte Anzahl an Fahrzeugen möglichst zielgerichtet zu erproben.
Der Rad-Schiene-Kontakt — Werkstoffeinsatz aus Systemsicht*
Authors: Mädler Katrin
Published: December 2013

Kurzfassung

Räder und Schienen erfordern Werkstoffe, die den hohen Anforderungen im Kontaktbereich genügen. Aufgrund von immer häufiger auftretenden Rollkontaktermüdungsschäden an Rädern, Schienen und Weichenkomponenten wird zunehmend der Einsatz höherfester Stahlsorten verfolgt oder zumindest erwogen. Jedoch stellt sich dabei aus Systemsicht die Frage, ob es nicht Grenzen zu beachten gilt, die sicherstellen, dass der jeweilige Systempartner nicht Schaden nimmt. Der Beitrag berichtet über grundsätzliche Erfahrungen auf diesem Gebiet und aktuelle Entwicklungsrichtungen.
Einfluss der Kollektivform bei der Korrosionsermüdung
Authors: Salber Stephan , Ertelt Hans-Jürgen
Published: December 2013

Kurzfassung

Rechnerische Lebensdauerabschätzungen auf Basis von linearen Schadensakkumulationsrechnungen z.B. nach Miner und den darauf aufsetzenden Modifikationen werden in der täglichen Praxis bei der Auslegung von Bauteilen häufig angewandt. Der bekannte lebensdauermindernde Einfluss korrosiver Medien auf metallische Werkstoffe bleibt bei diesen Schädigungsmodellen weitgehend unberücksichtigt und ihm wird üblicherweise durch pauschale Sicherheitsfaktoren Rechnung getragen. Am Beispiel der Knetlegierung AlMg1SiCu wird gezeigt, dass es in Abhängigkeit vom jeweils eingesetzten Beanspruchungskollektiv im Falle der Korrosionsermüdung zu kollektivspezifischen Lebensdauerminderungen kommt, die quantifizierbar sind. Des Weiteren wird eine hinsichtlich Korrosionsermüdung modifizierte Schädigungsrechnung vorgestellt. Diese modifizierte Schädigungsrechnung ermöglicht es, pauschale Sicherheitszahlen abzulösen und Leichtbaupotenziale zu erschließen.
Two-Step Synthesis of Nano-Structured Carbon Phase
Authors: Seyidov Nadir I. , Rustamov Musa I. , Ibrahimov Hikmet D. , Zeynalov Eldar B. , Friedrich Joerg F.
Published: December 2013

This article describes in principal the possibility of nano-struc- tured carbon phase preparation through pyrolytic decomposition of a complex on the base of metallic Aluminium and Chlorohydrocarbons.
Tribologische Untersuchungen an PEEK- und Bronze-Basis-Werkstoffen
Authors: Tas Zakir
Published: December 2013

Kurzfassung

Das Ziel der diesem Beitrag zugrunde liegenden Untersuchungen ist, das Reibungs- und Verschleißverhalten der Peek- und Bronze-Basis-Materialpaarungen in trockenen und geschmierten Zuständen zu untersuchen, um die Werkstoffe mit günstigen Reibungs- und mit geringsten Verschleißkennzahlen zu ermitteln und damit geeignete Materialkombinationen auswählen zu können. Als Grundkörper wurden zwei verschiedene Kunststoffe (Arlon 1330 und 1555) aus PEEK-Basis sowie Deva-Metall aus Bronze-Basis gewählt und ihre Reibungs- und Verschleißverhalten experimentell untersucht. Dabei wurde als Gegenkörper das Hartmetall WC/Co verwendet. Bei allen Versuchen wurden die Beanspruchungsparameter konstant gehalten, damit die Ergebnisse untereinander verglichen werden können. Drehmoment, Temperatur und Längenabnahmen der Proben wurden gemessen. Mithilfe der gemessenen Größen wurden die anderen tribologischen Kenngrößen ermittelt. Gemessene und experimentell ermittelte Daten wurden statistisch ausgewertet und grafisch dargestellt. Bei der grafischen Darstellung wurde darauf geachtet, dass sie neben der Erleichterung der Auswahl der geeigneten Werkstoffpaarung auch zur Analyse des tribologischen Verhaltens dient. Detaillierte Untersuchung der Reiboberflächen erfolgte durch SEM-Aufnahmen und EDX-Analyse. Nach den Oberflächenanalysen wurden festgestellt, dass die Materialübertragung aus der Gegenlauffläche bei Peek-Basis- Werkstoffen stattfindet.
The Dynamics of Loading and Growth of Fatigue Cracks in the Proximity to Rolling Contact of Elements with Defects on Their Surface*
Authors: Pietrzyk Mariusz , Bogdański Stanisław
Published: December 2013

This paper highlights the analysis of the development of fatigue cracks under loading in the region of rolling contact. A surface defect is taken as an irregularity of a convex circular profile on an otherwise regular contact track, on which a rolling element is moving. 2D numerical models with different lengths of cracks were analysed. The results provided an estimation of the influence of the irregularity height and the length of a crack on the stress intensity factors (SIF) at the crack tip, and, as a consequence, on the crack growth rate and direction. A simplified model of contact was used in which the rolling element was replaced by the distribution of displacements equivalent to its interaction. It was assumed that an element in a contact pair having a large mass and moving with a high velocity would not deviate from its initial path while rolling over the irregularity on the track. This allowed the dynamic contact interaction and corresponding crack tip loading to be estimated, despite the use of a quasi—static model for the analyses.
Damage Identification in Strongly Loaded Carbon-Reinforced Composite Using the Electric Resistance Change Procedure*
Authors: Gadomski Jacek , Pyrzanowski Paweł
Published: December 2013

Composite materials are often used as primary structures in important devices, like transport facilities. However, prediction of their work and damage propagation is not easy. Operating of the structure causes delaminations and fibers cracking which are difficult to detect by visual investigation. The paper presents an experiment in which an electrical resistance change method was used for investigating damage in strongly loaded carbon-fiber reinforced plastic composites, where the conducting carbon fiber was used as a sensor for defect detection. The method is shown by which the electric potential difference was measured at the carbon/epoxy composite beam type specimen exposed to the action of pure bending moment.
Zur Auswertung von Schwingfestigkeitsversuchen im Zeitfestigkeitsbereich —
Authors: Martin Andreas , Hinkelmann Karsten , Esderts Alfons
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Auslegung schwingend beanspruchter Bauteile setzt häufig experimentell ermittelte Wöhlerlinien voraus. Diese werden aus Einstufenschwingversuchen bestimmt. Die Auswertung solcher Versuche erfordert statistische Verfahren. Neben der mittleren 50%-Wöhlerlinie muss auch das Streuverhalten der Experimente analysiert werden. Der vorliegende Beitrag gibt Hinweise zur Abschätzung der Standardabweichung aus einer Stichprobe von Wöhlerversuchen. Zur Korrektur der systematischen Unterschätzung der Standardabweichung bei geringen Stichprobenumfängen werden Näherungslösungen angegeben. Dabei wird zwischen Versuchen nach dem Horizonten- und dem Perlenschnurverfahren unterschieden.
EN ISO 6892-1:2009 Tensile Testing: Initial Experience from the Practical Implementation of the New Standard*
Authors: Aegerter Johannes , Kühn Hans-Joachim , Frenz Holger , Weißmüller Christian
Published: December 2013

With the publication of EN ISO 6892-1:2009 [1], the harmonisation of tensile testing at room temperature in Europe was achieved by combining EN 10002-1:2001 [2] with ISO 6892:1998 [3]. Essential changes are the introduction of the strain rate and the strain rate control as the significant testing rate or control mode, respectively, referred to as “Method A”. By using this method in the correct way it is guaranteed that in the moment of determination of properties comparable resulting strain rates at the test piece in smaller ranges of specified strain rates are adopted — also if different stiffnesses of the testing equipment are present. This leads especially for strain rate sensitive materials to better comparable results. In this paper it is documented the need for the implementation of method A, methods for the realisation — also by the use of older testing systems — and an example of the comparability of results of the methods for a strain-rate-sensitive-steel.
Arbeitswalzen aus Keramik zum Walzen von dünnen Stahlfolien im 20-Walzen-Sendzimirgerüst
Authors: Goryany Vyacheslav , Mauk Paul Josef , Giersbach Jörg
Published: December 2013

Kurzfassung

Die Walzversuche von dünnen Stahlfolien in einem 20-Walzen-Sendzimirgerüst mittels Arbeitswalzen aus Hochleistungskeramik ergaben durchweg eine hervorragende Anwendbarkeit dieser Werkstoffe, bei denen zu erwarten steht, dass die Anwendung von keramischen Walzen wegen erhöhter Standzeit deutlich günstiger sein wird.
Magnesium Applications for Fuel Economy and Energy Production
Authors: Kulekci Mustafa Kemal , Yelken Tugba , Esme Ugur , Kazancoglu Yigit
Published: December 2013

In this study, the properties, applications, technological barriers, and future projection of magnesium and magnesium based materials in fuel economy and energy production were evaluated. Mg lowers fabrication and joining costs, substitution by lightweight materials enable weight savings, in addition lifetime fuel costs and CO2 emission are reduced. Studies state that reducing the automotive weights by a certain amount will result in a similar reduction in fuel consumption and CO2 emissions. Most power systems, either renewable or nuclear, provide solutions for electricity production, but to date, there is no satisfactory substitute for liquid fossil fuel for use in transportation (cars, airplanes, and the like) due to environmental reasons or security of supply. A resent approach to this problem is to use hydrogen as fuel. Researches on Magnesium-Air Fuel Cell (MAFC) Technology resulted in new and improved technologies which have advanced the magnesium-air fuel cell to commercialization. The MAFC approach to an alternative energy source is the development of a powerful, reliable and environmentally friendly non-toxic fuel cell that generates energy using magnesium. From the results of the resarches it is concluded that magnesium applications reduce CO2 emission, and fuel costs.
Prüfung und Überwachung von Komponenten intralogistischer Anlagen
Authors: Zielke Reiner , Tillmann Wolfgang , Rademacher Hans-Georg , Sievers Norman , Siebrecht Tobias , Walther Frank
Published: December 2013

Kurzfassung

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 696 Forderungsgerechte Auslegung von intralogistischen Systemen – Logistics on Demand wurde im Juli 2006 an der Technischen Universität Dortmund eingerichtet, um analytische Methoden und Technologien zur anforderungsgerechten Gestaltung und Organisation intralogistischer Systeme zu entwickeln. In zwölf Teilprojekten ging es darum, die heutigen und zukünftigen Anforderungen der Anwender, darunter auch den produktbegleitenden Service, stärker in den Mittelpunkt der Produktentwicklung intralogistischer Systeme zu rücken. Vision ist es, die methodische und technische Basis für flexible, auf Veränderungen automatisch reagierende, sich selbst kontrollierende und reparierende zuverlässige Intralogistiksysteme zu schaffen.
Service Life Estimation for a Reformer Tube against Creep Dominated Failure
Authors: Baydogan Murat , Kayali Eyup Sabri , Cimenoglu Huseyin
Published: December 2013

Remaining service life of a petrochemical plant reformer tube, which has been exposed to water vapour at 540° C for 22 years under an internal pressure of 88 bar, was analysed via the Larson-Miller approach. Samples machined from the exposed and the original tubes were subjected to stress rupture tests at various stress levels and temperatures to determine the variation of the Larson-Miller parameter with the applied stress. At a service temperature of 540° C, the remaining service life decreased with increasing applied stress. For the stress of 42 MPa, which corresponded to the hoop stress generated on the tube during service, it was estimated that the tube has completed about 50 % of its actual service life.
Laser-Speckle-Photometry – A Method for Non-Contact Evaluation of Material Damage, Hardness and Porosity
Authors: Cikalova Ulana , Bendjus Beatrice , Schreiber Jürgen
Published: December 2013

The Laser Speckle Photometry is a newly developed non-contact non-destructive testing method which is based on the detection and analysis of thermal or mechanical activated characteristically speckle dynamics. The determination of the material damaged state is based on the understanding of structural changes on different scaling levels given by the physical mesomechanics. The hierarchical behavior of the mesomechanical structures (meso-structures) leads to the hypothesis of the fractal nature of the deformation structure. The fractal dimension D
F
is a suitable parameter to characterize the fatigued material state. In the case of the laser speckle photometry method the modified auto-correlation function from the pixel intensity changes of the speckles images was used for the computation of Parameter D
F
. The hardness or porosity of materials is defined by micro-structural variation and is combined with several thermal properties of the material. Therefore the speckle thermal diffusivity parameter K was determined using thermal conduction equation from the pixel intensity of speckle images changes during thermal activation. Afterwards correlation between the norm K and hardness and porosity, respectively was found. Results of this research will be presented in the present contribution.