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Numerical Simulation of Spent Fuel Segments under Transport Loads

Jan 27, 2021

Konrad Linnemann; Viktor Ballheimer; Jens Sterthaus; Annette Rolle; Frank Wille; Efstathios Vlassopoulos; Dimitrios Papaioannou

Packages for the transport of spent nuclear fuel shall meet the International Atomic Energy Agency regulations to ensure safety under different transport conditions. The physical state of spent fuel and the fuel rod cladding as well as the geometric configuration of fuel assemblies are important inputs for the evaluation of package capabilities under these conditions. Generally, the mechanical behavior of high burn-up spent fuel assemblies under transport conditions shall be analyzed with regard to the assumptions which are used in the containment and criticality safety analysis. Considering the complexity of the interactions between the fuel rods as well as between the fuel assemblies, basket ...

Monitoringprogramm zur Verwertung von Bodenmaterial gemäß §§ 6-8 Novelle BBodSchV

Jan 27, 2021

Ute Kalbe; René Schatten; Tony Szuppa

Mit der Novellierung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) (am 6.11.2020 im Bundesratsverfahren beschlossen) werden Regelungen zum Auf- und Einbringen von Bodenmaterial außerhalb der durchwurzelbaren Bodenschicht aufgenommen (sogenannte Verfüllungen). Ziel des Vorhabens war es, durch die Auswertung vorhandener und durchzuführender Untersuchungen eine Einstufung von Bodenmaterialien (jährlich fallen weit über 100 Mio. Tonnen davon an) für bestimmte Verwertungswege vornehmen zu können. Es sollte herausgefunden werden, ob Veränderungen hinsichtlich des Verwertungspotentials nachgewiesen werden können. Basis für die Durchführung und Bewertung waren die neuen Regelungen (hier ...

Numerical simulation of spent fuel segments under transport loads

Jan 27, 2021

Konrad Linnemann

Packages for the transport of spent nuclear fuel shall meet the International Atomic Energy Agency regulations to ensure safety under different Transport conditions. The physical state of spent fuel and the fuel rod cladding as well as the geometric configuration of fuel assemblies are important inputs for the evaluation of package capabilities under these conditions. Generally, the mechanical behavior of high burn-up spent fuel assemblies under Transport conditions shall be analyzed with regard to the assumptions which are used in the containment and criticality safety analysis. In view of the complexity of the interactions between the fuel rods as well as between the fuel assemblies, basket ...

Charakterisierung metallischer Werkstoffe für Anwendungen bei hohen Temperaturen

Jan 27, 2021

Pedro Portella

In diesem Beitrag werden am Beispiel von Gasturbinen Verfahren zur Charakterisierung des werkstoff-mechanischen Verhaltens sowie der Gefügeentwicklung von Bauteilen für Anwendungen bei hohen Temperaturen aufgezeigt. Gasturbinen sind technisch gesehen sehr interessante Systeme, die in der Energietechnik und in der Luftfahrt von hoher wirtschaftlicher Relevanz sind. Seit Jahrzehnten gelten Gasturbinen als klassische Innovationstreiber, für ihre Entwicklung wurden bereits maßgebliche Erneuerungen im Bereich der Aerodynamik und der Werkstofftechnik hervorgebracht.

Die Digitalisierung der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik - ein Überblick

Jan 27, 2021

Pedro Portella; Birgit Skrotzki; Thilo Muth

Die Bereitstellung von zuverlässigen Werkstoffdaten stand für die Werkstoffprüfung seit dem 19. Jahrhundert in zentraler Stelle. Mit der zunehmender Digitalisierung unserer Gesellschaft gewinnt das Datenmanagement insbesondere im Hinblick auf die Modellierungs- und Simulationsaktivitäten an Bedeutung. In unserem Beitrag beschreiben wir die gegenwärtigen Aktivitäten in Deutschland – insbesondere die NFDI-MatWerk und die BMBF-Initiative MaterialDigital – sowie in Europa und Übersee. Abschließend heben wir die Auswirkungen auf die technische und akademische Aus- und Weiterbildung.

Monitoring additive manufacturing processes by using NDT methods

Jan 27, 2021

Pedro Portella; Alexander Ulbricht; Alexander Evans; Simon Altenburg; Henrik Ehlers; Kai Hilgenberg; Gunther Mohr

In this presentation we discuss the online monitoring of metallic AM parts produced by the Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process by using optical, thermographic and electromagnetic methods. In a first approach we present the detection of defects generated during the process and discuss how to improve these methods for the optimization of design and production of metallic AM parts.

Non-destructive characterization methods for polymer matrix composites

Jan 27, 2021

Pedro Portella; Volker Trappe

The mechanical behavior of fiber reinforced composites with polymer matrix is governed by several mechanisms operating at different length scales. In this contribution we describe first non-destructive techniques which are adequate for the characterization of the fiber-matrix interphase at a microscopic level. In a second step we describe on a mesoscopic level the influence of manufacturing related elements on the mechanical properties of rotor blades for wind turbines. We concentrate on thermography, laminography and ultrasound in connection with mechanical testing systems. Finally we present methods for monitoring rotor blades by using embedded optical fibers.

Seminar about the expression of uncertainty in measurement

Jan 27, 2021

Carlo Tiebe; Michael Melzer

The evaluation of measurement uncertainty is essential for testing and calibration laboratories. This paper provides a general process description for the determination of the measurement uncertainty of quantitative data and its application to the conformity assessment with examples, and how to deal with the uncertainty of qualitative (Boolean) results, e. g. when "Alarm" or "No alarm" occours in an instrument display.

Design challenges for Offshore wind-farms. From foundation mechanics to wind-farm aerodynamics

Jan 27, 2021

Pablo Cuéllar

This talk provides a brief introduction on general engineering design challenges for the offshore wind energy production. Some general features of the offshore wind-energy field from a civil engineering perspective are firstly presented, followed by a brief discussion of some of the main geomechanical issues for the foundation of the offshore turbines into the seabed. In the following part, an overview of relevant fluid-structure interactions and some options for an efficient numerical analysis are provided, where the hydromechanical Wave–Tower interaction is firstly discussed. Then, some general aspects of the windfarm aerodynamics are introduced. On the one hand, some modelling possibilities ...

Do Interfacial Layers in Thin Films Act as an Independent Layer Within Thin Films?

Jan 27, 2021

Sherif Madkour; Marcel Garwek; Andreas Hertwig; Andreas Schönhals

The thermodynamic behavior of thin PVME films including the irreversible adsorbed layer on the substrate is investigated. In a first step, the growth kinetics of the adsorbed layer was studied combining a leaching technique and atomic force microscopy. Further, it was shown that there is a critical initial film thickness for the formation of a surface-filling adsorbed layer. Additionally, spectroscopic ellipsometry measurements were carried out to investigate the influence of the adsorbed layer on the glass transition temperature of the thin films. For 30 nm films and below, the influence of the adsorbed layer percolates strongly to the bulk-like layer of the film. Finally, the molecular dynamics ...

Experimental Investigation on Explosion Pressure Characteristics of Lithium-based (NMC) Pouch Batteries during Thermal Runaway

Jan 27, 2021

K.O.A. Amano; S.-K. Hahn; Rico Tschirschwitz; Tim Rappsilber; U. Krause

Lithium ion batteries (LIBs) are prone to spontaneous and subsequent fire or explosion resulting from thermal runaway. The vented gases are not only toxic and flammable, their emission can also raise the surrounding pressure rapidly. In this study, characteristic variations of explosion pressure rise, rate of explosion pressure rise and 𝐾(sT)-value have been evaluated. The characteristic 𝐾(𝑠𝑇)-values were determined to evaluate the explosive behavior of LIBs during thermal runaway. The estimated values were compared to that of other explosive substances.

Spatial Inhomogeneity, Interfaces and Complex Vitrification Behavior of Epoxy-based Materials by Broadband Dielectric Spectroscopy and Calorimetry

Jan 25, 2021

Paulina Szymoniak

Although in the last decades epoxy-based nanocomposites have been successfully adopted by the marine, automotive and aerospace industries they are still rarely studied on a fundamental level. This work deals with an in-depth comparative investigation of the structure, molecular mobility and vitrification kinetics of three bisphenol A diglycidyl ether (DGEBA)-based materials with different nanofillers: I) taurine-modified layered double hydroxide (T-LDH), II) boehmite (BNPs) and III) halloysite nanotubes (HNTs). Moreover, the effect of different hardeners (diethylene triamine and methyl tetrahydrophtalic acid anhydride) on the unfilled epoxy matrix is addressed as well. The chosen methodology ...

Spatial Inhomogeneity, Interfaces and Complex Vitrification Behavior of Epoxy and Corresponding Nanocomposites by Broadband Dielectric Spectroscopy and Hyphenated Calorimetry

Jan 25, 2021

Paulina Szymoniak

Polymer nanocomposites (PNCs) with inorganic nanofillers dispersed in a polymer matrix have been widely studied from the 1990s, since the pioneering work by Toyota Central Research. The possibility of producing advanced tailor-made, light weight and low-cost materials, inspired academic and commercial research towards numerous potential applications, facilitating PNCs to become a billion-dollar global industry. The introduction of nanoparticles (NPs) to a polymer matrix is expected to result in improved properties. The outstanding performance of PNCs is determined not only by the characteristics of the used components but also by their phase morphology, including the dispersion of NPs and interfacial ...

Micromechanical response of multi-phase Al-alloy matrix composites under uniaxial compression

Jan 25, 2021

Sergei Evsevleev

Aluminum alloys are extensively used in the automotive industry. Particularly, squeeze casting production of Al-Si alloys is employed in the conception of metal matrix composites (MMC) for combustion engines. Such materials are of a high interest since they allow combining improved mechanical properties and reduced weight and hence improve efficiency. Being a multiphase material, most MMCs show complex micromechanical behavior under different load conditions. In this work we investigated the micromechanical behavior of two MMCs, both consisting of a near-eutectic cast AlSi12CuMgNi alloy, one reinforced with 15%vol. Al2O3 short fibers and the other with 7%vol. Al2O3 short fibers + 15%vol. SiC ...

Solvothermal Synthesis of Lanthanide-doped NaYF4 Upconversion

Jan 25, 2021

C. Sun; Michael Schäferling; Ute Resch-Genger; M. Gradzielski

Lanthanide-doped NaYF4 upconversion nano- and microcrystals were synthesized via a facile solvothermal approach. Thereby, the influence of volume ratios of ethylene glycol (EG)/H2O, molar ratios of NH4F/RE3+ (RE3+ represents the total amount of Y3+ and rare-earth dopant ions), Gd3+ ion contents, types of activator dopant ions, and different organic co-solvents on the crystal phase, size, and morphology of the resulting particles were studied systematically. A possible formation mechanism for the growth of crystals of different morphology is discussed. Our results show that the transition from the α- to the β-phase mainly depends on the volume ratio of EG/H2O and the molar ratio of NH4F/RE3+, ...

Die Nutzung und Wirkung der Norm ISO/IEC 27001 für Informationssicherheit in Unternehmen in Deutschland

Jan 25, 2021

Mona Mirtsch; Claudia Koch; Gabriele Dudek; K. Blind

Das Ziel der Initiative QI-FoKuS ist es, eine Datenbasis für neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu Einflussfaktoren und Effekten in der Konformitätsbewertung und Akkreditierung zu schaffen und hierbei insbesondere auch auf aktuelle Trends und Entwicklungen einzugehen. Von Januar bis März 2020 wurden in einer Online-Erhebung Unternehmen verschiedener Branchen und Größenklassen in Deutschland zur Nutzung und den Wirkungen ihres zertifizierten Managementsystems für Informationssicherheit nach ISO/IEC 27001 befragt. Es konnten 125 vollständig ausgefüllte Fragebögen für die vorliegende Studie ausgewertet werden.

Towards an efficient procedure for the analysis of VVOC emissions

Jan 21, 2021

Morgane Even

This poster summarizes the points that need to be addressed towards the standardization of an efficient procedure for the analysis of VVOC emissions: Standard mixture generation and investigations on mutual reactivity, selection of an appropriate sorbent combination, water management and choice of a suited GC column.

Formaldehyde emissions from wooden toys: Method comparison and exposure assessment

Jan 21, 2021

Morgane Even

This study shows that formaldehyde Emission results in micro-scale emission chambers are comparable with results in bigger chambers both for particle boards and wooden toys. On the contrary, the WKI flask method was leading to more variable results depending on sample geometry. Thus, microchambers could be used for reliable routine market surveillance. An exposure assessment led to noticeable formaldehyde indoor air concentration values, pointing out the need for an effective Surveillance of such samples.

Beitrag zur Analyse des Eigenspannungsverhaltens von Composite-Hochdruckspeichern mit metallischem Liner

Jan 21, 2021

Sebastian John

Bei der Auslegung von Druckbehältern kommen, auf Grund ihrer hohen spezifischen Festigkeit, vermehrt Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz. Durch eine hohe Streuung von Material- und Produktionsparametern sowie unterschiedlichster Belastungsszenarien gestaltet sich jedoch Aussagen über die Lebensdauer sowie eine Festlegung sinnvoller Prüffristen als schwierig. Im Fokus der Untersuchungen steht ein Behälterdesign mit metallischem Liner und einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffverbund, wobei die Lebensdauer maßgeblich durch den im Metall vorherrschenden Eigenspannungszustand bestimmt wird. Mit Hilfe einer alterungsbegleitenden Eigenspannungsanalyse werden Eigenspannungsveränderungen erfasst ...

Prüfung von Abdichtbauwerken für Endlager auf Risse – eine Herausforderung

Jan 21, 2021

Ute Effner; Frank Mielentz; Ernst Niederleithinger; C. Friedrich; R. Mauke; K. Mayer

Im Jahr 2011 hat der Bundestag in Deutschland den Ausstieg aus der Kernenergie beschlossen. Der angefallene Abfall wird mehr als hunderttausend Jahre eine derartig hohe Aktivität besitzen, dass er eine erhebliche Gefahr für nachfolgende Generationen darstellen kann. Dieser radioaktive Abfall soll in tiefen geologischen Formationen (z.B. Salz, Ton oder Kristallin) sicher endgelagert werden. Die Endlager werden mittels sogenannter geotechnischer Abdichtbauwerke (Schachtbzw. Streckenverschlüsse) verschlossen, wofür u.a. Zement- oder Sorel-basierte Baustoffe (Betone) in Frage kommen. Die Beschreibung des Dichtvermögens dieser Bauwerke ist unabdingbar. In der Forschungsphase werden verschiedene Werkstoffe ...

Assessment of the Synergy between Recycling and Thermal Treatments in Municipal Solid Waste Management in Europe

Jan 21, 2021

M. Abis; M. Bruno; K. Kuchta; Franz Georg Simon; R. Grönholm; M. Hoppe; S. Fiore

In 2018, the production of Municipal SolidWaste (MSW) in EU-28 reached 250.6 Mt, with the adoption of different management strategies, involving recycling (48 wt %), incineration and thermal valorization (29 wt %) and landfilling (23 wt %). This work was based on the analysis of the baseline situation of MSW management in EU-28 in 2018, considering its progress in 2008–2018, and discussed the possible improvement perspectives based on a framework involving incineration and recycling as the only possible alternatives, specifically evaluating the capability of already-existing incineration plants to fulfill the EU needs in the proposed framework. The results of the assessment showed two main crucial ...

Ring-expansion copolymerization of L-lactide and glycolide

Jan 21, 2021

Steffen Weidner; H. R. Kricheldorf; F. Scheliga

1:1 Copolymerizations of glycolide (GL) and L-lactide (LA) is performed in bulk at 100°C and at 160°C with four cyclic tin catalysts. The resulting copolyesters are characterized by SEC measurements, 1H and 13C NMR spectroscopy and by MALDI TOF mass spectrometry. At 160°C and longer reaction time (22 h) nearly complete conversion of both monomers is achieved, and cyclic copolymers with nearly random sequences are formed. At shorter times (0.5-3.0 h, depending on catalyst) the conversion of LA is incomplete, and only cyclics having even numbers of lactyl units are obtained. At 100°C at 22 h again cycles mainly consisting of even numbered lactyl units are formed, but with even and odd numbers of ...

Shielded metal arc welding of 9%Ni steel using matching ferritic filler metal

Jan 21, 2021

A. El-Batahgy; A. Saiyah; S. Khafagi; Andreas Gumenyuk; Sergej Gook; Michael Rethmeier

Motivated by the tensile strength loss of 9%Ni steel arc welded joints made using Ni-based austenitic filler metals, the feasibility of maintaining the tensile strength using matching ferritic filler metal has been demonstrated. In comparison with shielded metal arc welded joint made using Ni-based austenitic electrode ENiCrMo-6, higher tensile strength comparable to that of the base metal was obtained using matching ferritic electrode. Besides, sufficient impact toughness energies with much lower mismatch were obtained for weld metal and heat-affected zone. Welded joint with a lower mechanical mismatching is of considerable importance for achieving acceptable combination of tensile strength ...

Cu, Fe and Zn isotope ratios in murine Alzheimer's disease models suggest specific signatures of amyloidogenesis and tauopathy

Jan 20, 2021

N. Solovyev; Ahmed El-Khatib; M. Costas-Rodrigues; K. Schwab; E. Griffin; A. Raab; B. Platt; F. Theuring; Jochen Vogl; F. Vanhaecke

Alzheimer’s disease (AD) is characterized by accumulation of tau and amyloid-beta in the brain, and recent evidence suggests a correlation between associated protein aggregates and trace elements, such as copper, iron and zinc. In AD, distorted brain redox homeostasis and complexation by amyloid-beta and hyperphosphorylated tau May alter the isotopic composition of essential mineral elements. Therefore, high-precision isotopic analysis may reveal changes in the homeostasis of these elements. We used inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS)-based techniques to determine the total Cu, Fe and Zn contents in the brain, as well as their isotopic compositions in both mouse brain and serum ...

Comparison of peristaltic pumps used for sample introduction in Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES)

Jan 20, 2021

N. Jakubowski; S. Borrmann; Sebastian Recknagel; Janina Roik; F. Rickert

In this investigation, two conventional peristaltic pumps are compared with a new pump based on the “easy click” principle using a simultaneous ICP-AES instrument with standard operating conditions. It is found that the figures of merit achieved are quite comparable for all three pumps. Relative standard deviations (RSDs) range between 0.2% and 1.8%, and limits of detection as low as 0.1 μg/L have been achieved , demonstrating that the easy click principle of the new pump does not compromise the analytical figures of merit.

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Time-variant reliability of deteriorating structural systems conditional on inspection and monitoring data

Sep 24, 2020

Ronald Schneider

The current practice of operating and maintaining deteriorating structural systems ensures acceptable levels of structural reliability, but it is not clear how efficient it is. Changing the current prescriptive approach to a risk-based approach has great potential to enable a more efficient management of such systems. Risk-based optimization of operation and maintenance strategies identifies the strategy that optimally balances the cost for controlling deterioration in a structural system with the achieved risk reduction. Inspections and monitoring are essential parts of operation and maintenance strategies. They are typically performed to reduce the uncertainty in the structural condition and ...

Kontinuumsmechanische Werkstoffmodelle zur numerischen Simulation von Stahlbauteilen im Brandfall

May 13, 2020

Sebastian Hauswaldt

Das nichtlineare und geschwindigkeitsabhängige1 Materialverhalten von Stahl wird besonders bei hohen Temperaturen sichtbar. Für Finite-Elemente-Simulationen von Stahlkonstruktionen im Brandfall sollte aus diesem Grund plastisches und geschwindigkeitsabhängiges Materialverhalten beschrieben werden. Die vorliegende Arbeit betrachtet unter diesem Aspekt bisherige Materialuntersuchungen und macht Vorschläge für dreidimensionale Materialmodelle mit entsprechenden Eigenschaften. Es werden zunächst die phänomenologischen Eigenschaften von Baustahl anhand einer Literaturrecherche analysiert, wobei verstärkt auf Untersuchungen des Materialverhaltens bei Belastungen und Aufheizprozessen, wie sie im Brandfall ...

Influence of rotor downwash on vertically displaced nanobots in flight

Apr 22, 2020

Patrick P. Neumann; Paul Hirschberger; Matthias Bartholmai

One challenge associated with navigating a nano aerial robot swarm indoors in unstructured environments is, i.a., the limited air space. To avoid an over-regulation of the available indoor air space (e.g., prohibit copters to fly above each other), a safety region around each copter must be defined. In this paper, we investigate the impact of the downwash of a nano-drone on the stability of another nearby nano-drone. In the experiments, we found out that this downwash has a negative influence of a second nano-drone in a distance of around 1 m vertically and 0.2 m horizontally. Based on the obtained data, we developed a model describing the above-mentioned safety region to enable a safe operation ...

The measurement- and model-based structural analysis for damage detection

Jan 22, 2020

Cheng-Chieh Wu

The present work is intended to make a contribution to the monitoring of civil engineering structures. The detection of damage to structures is based on the evaluation of spatially and temporally distributed hybrid measurements. The acquired data can be evaluated purely geometrically or physically. It is preferable to do the latter, since the cause of damage can be determined by means of geometrical-physical laws in order to be able to intervene in time and ensure the further use of the structures. For this reason, the continuum mechanical field equations in conjunction with the finite element method and hybrid measurements are combined into a single evaluation method by the adjustment calculation ...

Zerstörungsfreie Prüfung mit photonenzählenden und spektralauflösenden Röntgenmatrixdetektoren am Beispiel von Werkstoffverbunden

Dec 16, 2019

David Schumacher

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Eigenschaften der photonenzählenden und spektralauflösenden Detektortechnik und möglichen Anwendungsgebieten in der zerstörungsfreien Prüfung. Dabei wurden konventionelle und photonenzählende Detektortechniken hinsichtlich der Bildqualität und Anwendbarkeit bei unterschiedlichen Prüfaufgaben verglichen und untersucht, inwiefern sich die Energieschwellwertsetzung auf die erreichbare Bildqualität und eine Materialdiskriminierbarkeit bei verschiedenen radiographischen Verfahren auswirkt. Anhand von Anwendungsbeispielen wurden diese Eigenschaften und deren Auswirkung auf das Messergebnis analysiert. Neben der Radiographie wurden auch dreidimensionale Verfahren ...

Untersuchungen zur Brandentstehung und Brandausbreitung in Wohnungen

May 15, 2019

Sven Kaudelka

Zur Bedarfsplanung von Feuerwehren in Städten in der Bundesrepublik Deutschland wurden im Jahr 1998 die Qualitätskriterien Hilfsfrist, Funktionsstärke und Erreichungsgrad für ein standardisiertes Schadensereignis erarbeitet. Das standardisierte Schadensereignis basiert auf Ergebnissen der O.R.B.I.T.-Studie aus dem Jahr 1978. Der dort dargestellte Rauchgas-temperaturverlauf für einen standardisierten Wohnungsbrand stellt Ergebnisse von Brandversuchen in einer Wohnung aus dem Jahr 1939 dar. Die zur Untersuchung herangezogenen Einrichtungsgegenstände bestanden dabei überwiegend aus cellulosehaltigen Materialien wie Holz und Papier. Die zunehmende Verwendung von Werkstoffen auf der Basis von Holz ...

Wärmeführung und Beanspruchung von hochfesten Verbindungen mit LTT-Schweißzusatzwerkstoff

Jan 8, 2019

Jonny Dixneit

Bestrebungen zum Leichtbau sowie höhere Anforderungen an das ertragbare Lastkollektiv führen in der Auslegung von Schweißkonstruktionen zunehmend zum Einsatz hochfester Feinkornbaustähle. Ohne Anwendung kostenintensiver Nachbehandlungsverfahren ist die Lebensdauer hochfester Schweißverbindungen unter wechselnder zyklischer Beanspruchung jedoch limitiert. Neben der geometrischen Kerbe sind schweißbedingte Gefügeveränderungen und die Höhe und die Verteilung von Schweißeigenspannungen für die Eigenschaften von Schweißverbindungen von erheblicher Bedeutung. Sogenannte LTT-Zusatzwerkstoffe bieten eine äußerst lukrative Möglichkeit, die resultierenden Schweißeigenspannungen bereits während des Schweißens ...

Analyse, Charakterisierung und Modellierung der Gasleckageraten repräsentativer Bauarten von Gefahrgutverpackungen

Dec 3, 2018

Eva Schlick-Hasper

Derzeit existieren für Gefahrgutverpackungen in den internationalen Gefahrgutvorschriften keine Festlegungen für quantitative Grenzleckageraten, die sich an Sicherheitsbetrachtungen während der Beförderung orientieren. Für die Dichtheitsprüfung im Rahmen der Bauartzulassung von Gefahrgutverpackungen für flüssige Füllgüter ist das Standardprüfverfahren das Eintauchverfahren in Wasser („Bubble Test“). Hierbei handelt es sich um ein lokalisierendes Prüfverfahren. Seine Anwendung lässt keine quantitative Aussage darüber zu, ob unter Beförderungsbedingungen aufgrund von strömungsbedingter Stofffreisetzung durch Leckstellen der Gefahrgutverpackungen die Gefahr der Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre ...

Schädigungscharakterisierung an Faser-Kunststoff-Verbunden im Schwingversuch mittels Röntgenrefraktionstopographie unter Berücksichtigung der Matrixeigenschaften

Nov 29, 2018

Alexander Müller

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Epoxidharzsysteme charakterisiert. Zwei Systeme mit großen bruchmechanischen Unterschieden wurden zur Fertigung äquivalenter GFK- und CFK-Laminate mit Faserausrichtungen in 0/90° und ±45° ausgewählt. In quasi-statischen Zugversuchen und Einstufenschwingversuchen mit einem Beanspruchungsverhältnis von R= 0,1 wurden diese Laminate hinsichtlich ihres Schädigungsbeginns und ihrer Schädigungsentwicklung untersucht. Die Detektion der Schädigungen sowie die Dokumentation der Schädigungsentwicklung wurde anhand der Lichtabsorptionsanalyse an GFK-Laminaten und anhand der Röntgenrefraktionsanalyse an CFK-Laminaten umgesetzt. Auf diese Weise konnten Einflüsse ...

Identification of the state of stress in iron and steel truss structures by vibration-based experimental investigations

May 22, 2018

Thi Mai Hoa Luong

Safety evaluation of truss structures depends upon the determination of the axial forces and corresponding stresses in axially loaded members. Due to presence of damages, change in intended use, increase in service loads or accidental actions, structural assessment of existing truss structures is necessary. This applies particularly to iron and steel trusses that are still in use, including historic and heritage monuments. Precise identification of the stresses plays a crucial role for the preservation of historic trusses. The assessment measures require non–destructiveness, minimum intervention and practical applicability. The axial forces in truss structures can be estimated by static calculations ...

Hydrogen assisted cracking and transport studied by ToF-SIMS and data fusion with HR-SEM

Apr 20, 2018

Oded Sobol

For almost 150 years it is known that hydrogen has a deleterious effect on the mechanical properties of metallic components. Nowadays, the problem of hydrogen assisted degradation is highly relevant in energy related fields due to the massive use of steel as a structural component in these applications and its sensitivity to hydrogen. Since the discovery of hydrogen assisted cracking (HAC), researchers studied intensively and suggested possible explanations and mechanisms in order to define how hydrogen is affecting the material. In general, it is considered that hydrogen changes the mechanical properties more in terms of ductility (deformation capacities) than in strength (load capacities). ...

Entwicklung immunchemischer Methoden zur Spurenanalytik der Sprengstoffe Nitropenta und Trinitrotoluol

Aug 30, 2017

Almut Hesse

Pentaerythrityltetranitrat (PETN), ein in jüngster Vergangenheit häufig von Terroristen verwendeter Sprengstoff, ist äußerst schwer zu detektieren. Ein verbesserter Antikörper gegen PETN wurde durch Anwendung des Konzepts des bioisosteren Ersatzes entwickelt,indem ein Nitroester durch einen Carbonsäurediester ersetzt wurde. Biostere Moleküle haben eine ähnliche Struktur wie die Referenzsubstanz und zeigen eine vergleichbare biologische Wirkung. Dieser Ansatz führte zu polyklonalen Antikörpern mit extrem guter Selektivität und Sensitivität. Die Nachweisgrenze des Enzyme-Linked Immunosorbent Assays (ELISAs) beträgt 0,15 μg/L. Der Messbereich des Immunassays liegt zwischen 1 und 1000 μg/L. Die Antikörper ...

Thermomechanisches Verhalten von semikristallinem Polyester-Urethan

Apr 27, 2017

Nikolaus Mirtschin

Formgedächtnispolymere werden durch thermomechanische Vorbehandlung, die Programmierung, in eine temporäre Form überführt. In die Ursprungsform kehren sie dann erst nach externer Stimulierung, durch Auslösen des Formgedächtniseffekts, wieder zurück. Um diesen Effekt zu optimieren, werden in dieser Arbeit thermomechanische Designoptionen analysiert und Stellschrauben der Programmierung diskutiert. Quantifiziert wird das Materialverhalten eines physikalisch vernetzten Polyurethans mit semikristalliner Polyester-Weichsegmentphase (PEU) in thermomechanischen Messungen, in denen das Polymer Dehnungen bis über 1000% fixiert. Deformationen im breiten Schmelzübergangsbereich der Weichsegmentphase ermöglichen ...

Numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung an Eisenbahnfahrwegen und ihre Anwendung im Brückenübergangsbereich

Mar 29, 2017

Jeffrey Bronsert

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die numerische Modellierung der Fahrzeug-Fahrweg-Wechselwirkung von Eisenbahnfahrwegen, die auch für Fahrwege mit einer Diskontinuität einsetzbar ist. Der Fokus wurde hier auf Fahrwege mit einem Brückenbauwerk gelegt, weil es an den Übergängen zu einer erhöhten Beanspruchung kommt. Daher wurde für den Fahrweg mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) ein dreidimensionales Modell mit einer Lösung im Zeitbereich entwickelt, das die wesentlichen Elemente des Schienenverkehrs, das Fahrzeug, den Fahrwegoberbau und den Untergrund, enthält. Aufgrund der unendlichen Ausdehnung des Untergrundes wurde für den Rand des endlichen FE-Gebiets, die sogenannte ...

Immunochemical determination of caffeine and carbamazepine in complex matrices using fluorescence polarization

Feb 27, 2017

Lidia Oberleitner

Pharmacologically active compounds are omnipresent in contemporary daily life, in our food and in our environment. The fast and easy quantification of those substances is becoming a subject of global importance. The fluorescence polarization immunoassay (FPIA) is a homogeneous mix-and-read format and a suitable tool for this purpose that offers a high sample throughput. Yet, the applicability to complex matrices can be limited by possible interaction of matrix compounds with antibodies or tracer. Caffeine is one of the most frequently consumed pharmacologically active compounds and is present in a large variety of consumer products, including beverages and cosmetics. Adverse health effects of ...

Microstructure-property relationship in microalloyed high-strength steel welds

Feb 15, 2017

Lei Zhang

High-strength steels are favoured materials in the industry for production of safe and sustainable structures. The main technology used for joining the components of such steel is fusion welding. Steel alloy design concepts combined with advanced processing technologies have been extensively investigated during the development of High-Strength Low-Alloy (HSLA) steels. However, very few studies have addressed the issue of how various alloy designs, even with limited microalloy addition, can influence the properties of high-strength steel welds. In high-strength steel welding practices, the challenges regarding microstructure evolution and the resulting mechanical properties variation, are of ...

Zuverlässigkeitsanalyse von digitalen Radiographie-Systemen bei der Prüfung von realen Materialdefekten

Jan 3, 2017

Daniel Kanzler

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist aus solchen Bereichen unseres Lebens nicht mehr wegzudenken, in denen Schäden mit hohen Folgekosten oder Gefährdungen von Menschenleben entstehen können (Beispiele: Transportwesen, Energieerzeugung, Chemieindustrie). In der Praxis kann ein Prüfsystem an seine Grenzen geraten, z.B. bei kleinen Defekten. Defekte mit kritischer Größe werden möglicherweise nicht detektiert. Daher müssen probabilistische Bewertungsverfahren das Prüfsystem beschreiben. Es wird eine objektive Qualitätskennzahl gesucht, auf deren Basis die Anwendbarkeit der Prüfmethode definiert werden soll. Die Auffindwahrscheinlichkeit (engl. probability of detection - POD) erfüllt diese Anforderung ...

Instrumental analysis, metabolism and toxicity of cis- and trans-zearalenone and their biotransformation products

Dec 8, 2016

Sarah Drzymala

Trans-Zearalenone(ZEN)is a non-steroidal estrogenic mycotoxin which frequently contaminates cereal grains worldwide. Ingestion of food and feed containing ZEN causes numerous mycotoxicoses in animals and possibly humans with pronounced estrogenic effects. Due to the trans-configurated double bond, ZEN isomerizes to the cis-configuration upon the influence of light. This work investigates the instrumental analysis, metabolism and toxicity of ZEN and cis- ZEN. The first part focused on the determination of ZEN in edible oils. Due to a maximum level of 400 µg/kg ZEN in the European Union (EU), reliable analytical methods are needed. A comprehensive method comparison proved dynamic covalent hydrazine ...

Konzept zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbewertung des Abbruchs und der Aufbereitung von Mauerwerk

Nov 29, 2016

Tristan Herbst

Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein methodisches Konzept zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbewertung des Abbruchs und der Aufbereitung von Mauerwerk bereitgestellt. Das Bewertungskonzept ermöglicht einen ganzheitlichen Vergleich verschiedener Szenarien für den Abbruch und die Aufbereitung von Mauerwerk unter Berücksichtigung der Anwendung von Mauerwerkbruch und aussortierter Fremdstoffe zur Verwertung. Es kombiniert die Kosten-Wirksamkeitsanalyse, die Stoffflussanalyse, die Ökobilanzierung, die Betrachtung sozialer Aspekte und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Materialqualitäten. Das Bewertungskonzept basiert im Kern auf der Kosten-Wirksamkeitsanalyse ...

Hydrogen Diffusion and Effect on Degradation in Welded Microstructures of Creep-resistant Low-alloyed Steels

Sep 19, 2016

Michael Rhode

Low-alloyed heat-resistant steels have a fundamental contribution to the currently applied steel grades in pressurized and temperature loaded components like membrane walls(water walls)or pressure vessels. Here, the main advantages of the low-alloy concept can be used in terms of superior high temperature mechanical properties, workability and decreased amounts of expensive alloy elements. The main challenge for the future is to further increase the power plant thermal efficiency independent of the type of power plant concept, i.e. fossil-fired or nuclear power plant, where the material selection can directly affect reduction of CO2 emissions. In power plant design, welding is the most applied ...

Naturmessungen und numerische Simulationen zur Untersuchung von Freileitungsseilen im natürlichen Wind

Sep 1, 2016

Dominik Stengel

Für Tragmasten von Freileitungen ist meist die Windeinwirkung bemessungsrelevant. Mit den großen Spannweiten der Hochspannungsebene trägt dabei die Windeinwirkung auf die Leiterseile einen maßgebenden Anteil zur Gesamtbeanspruchung dieser Tragstrukturen bei. Daher ist es offensichtlich, dass das Tragverhalten der Freileitungsseile eine wichtige Rolle für die zuverlässige Bemessung bei Neubauten oder der Bewertung der Zuverlässigkeit des Bestands spielt. Hierfür sind insbesondere die Extremwindereignisse, das sog. 50-Jahres-Windereignis von Bedeutung. Bei diesen hohen Windgeschwindigkeiten treten vor allem windinduzierte Schwingungen der Leiterseile auf. Die für die Bemessung herangezogenen Konzepte ...

Verhalten reaktiver Brandschutzsysteme auf kreisförmigen Zuggliedern aus Blank- und Baustahl

Aug 31, 2016

Dustin Häßler

Im Bauwesen werden Zugglieder aus Stahl in der Regel für Aussteifungsverbände, Abhängungen und Unterspannungen von Trägern verwendet. Die dafür verbauten, meist kreisförmigen Vollprofile dienen häufig der Stabilisierung des Tragwerks. Ein Versagen der Stahlzugglieder kann zu einem Einsturz der gesamten Konstruktion führen. Unter Brandeinwirkung verlieren ungeschützte Stahlkonstruktionen aufgrund der schnellen Erwärmung frühzeitig ihre Tragfähigkeit. Durch den Einsatz reaktiver Brandschutzsysteme auf Stahlbauteilen kann deren Erwärmung verlangsamt und dadurch der Feuerwiderstand verbessert werden. Die Optik der oftmals filigranen Stahlzugglieder bleibt dabei im Wesentlichen unverändert. Für ...

Einfluss der Porosität von Beton auf den Ablauf einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion

Jun 6, 2016

Katja Voland

This thesis deals with the question of how the porosity of concrete influences the process of a damaging alkali-silica-reaction (“ASR”). In particular, it is examined whether the use of slip form pavers and the reduced porosity resulting from this use have an effect on the process of a damaging ASR. Since the 1980s slip form pavers have been used, which modifies the structure of concrete. However, these modifications have not yet been taken into consideration in the relevant technical guidelines. The use of slip form pavers instead of conventional concrete pavers results in a denser structure. Due to the denser structure the ductility and the porosity of the concrete decrease. Thus it is more ...

Human Factors in Non-Destructive Testing (NDT): Risks and Challenges of Mechanised NDT

May 19, 2016

Marija Bertović

Non-destructive testing (NDT) is regarded as one of the key elements in ensuring quality of engineering systems and their safe use. A failure of NDT to detect critical defects in safetyrelevant components, such as those in the nuclear industry, may lead to catastrophic consequences for the environment and the people. Therefore, ensuring that NDT methods are capable of detecting all critical defects, i.e. that they are reliable, is of utmost importance. Reliability of NDT is affected by human factors, which have thus far received the least amount of attention in the reliability assessments. With increased use of automation, in terms of mechanised testing (automation-assisted inspection and the ...

A Numerical Model for Self-Compacting Concrete Flow through Reinforced Sections: a Porous Medium Analogy

Apr 20, 2016

Ksenija Vasilić

This thesis addresses numerical simulations of self-compacting concrete (SCC) castings and suggests a novel modelling approach that treats reinforcement zones in a formwork as porous media. As a relatively new field in concrete technology, numerical simulations of fresh concrete flow can be a promising aid to optimise casting processes and to avoid on-site casting incidents by predicting the flow behaviour of concrete during the casting process. The simulations of fresh concrete flow generally involve complex mathematical modelling and time-consuming computations. In case of a casting prediction, the simulation time is additionally significantly increased because each reinforcement bar occurring ...

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