Large aperture ultrasonic system for testing thick concrete structures

Mar 28, 2017

Herbert Wiggenhauser; A Samokrutov; K Mayer; Martin Krause; S Alekhin; V Elkin

A Large Aperture UltraSonic system (LAUS) has been designed and built for testing thick concrete structures. The scalable system consists of twelve ultrasonic units, each hosting 32 individual shear wave transducers with mechanical dry point contact (DPC) to the concrete surface. The twelve units are attached to the concrete surface using a vacuum case which holds them in place during operation. Each LAUS unit can be placed individually on the surface to achieve optimal ultrasonic condition, e.g. to avoid rebars. For the generation of vacuum, air pressure is supplied to each unit through an air hose. The twelve units define an aperture which is necessary for fast reconstruction of the subsurface ...

Charakterisierung des Bruch- und Festigkeits verhaltens von widerstandspunktgeschweißten Aluminiumverbindungen

Mar 28, 2017

G. Meschut; V. Janzen; Michael Rethmeier; Andrey Gumenyuk; J. Frei

Die Reduktion des Fahrzeuggewichts ist ein wesentlicher Ansatz zur Ver-ringerung des Energie- und Ressourcenverbrauchs und damit zur Senkung der CO2-Emissionen im Automobilbau. In der Karosserieentwicklung kann der vermehrte Einsatz von Aluminiumwerkstoffen einen bedeutenden Beitrag dazu leisten. Im preissensitiven Umfeld des Karosseriebaus etabliert sich das bei Stahlanwendungen genutzte Widerstandspunktschweißen zunehmend auch für Aluminiumverbindungen. Verfahrensbedingte Herausforderungen, wie verkürzte Elektrodenstandzeiten und mangelnde Kenntnis über den Einfluss von Imperfektionen auf die Festigkeit, begrenzen dennoch die Weiterverbreitung des Verfahrens und stellen die Prozessrobustheit ...

Experimental investigation of damage evolution in concrete under high-cycle fatigue

Mar 28, 2017

Marc Thiele

The current knowledge about fatigue behavior of concrete is still incomplete. This concerns especially the progress of fatigue which precedes the fatigue failure. Therefore, the process of fatigue itself under cyclic compressive loading was investigated in a systematic and comprehensive way. The aim of this investigation was to obtain a deeper insight and to provide a better understanding of the damage process occurring within the material during fatigue loading. Concrete cylinders were tested with a number of cycles to failure between 106 and 107. To investigate macroscopic and microscopic changes in the material, various methods of non-destructive and destructive testing were used. One main ...

Simulationen von Röntgenabsorptionsprozessen zur Charakterisierung von Systemen in kondensierter Phase

Mar 28, 2017

Christopher Ehlert

Diese Doktorarbeit ist das Resultat einer intensiven und fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen dem Fachbereich 6.1 (Oberflächenanalytik und Grenzflächenchemie) der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) sowie der Arbeitsgruppe Theoretische Chemie von Professor Saalfrank an der Universität Potsdam. Zusammen haben wir die Strukturaufklärung von Systemen in kondensierter Phase unter Verwendung der Röntgenabsorptionsspektroskopie betrieben. Von Seiten der BAM wurden experimentelle Röntgenabsorptionsspektren hoher Auflösung an modernen Synchrotroneinrichtungen (BESSY II, Berlin) aufgenommen. Die Theoretische Chemie liefert, unter Verwendung quantenchemischer Methoden, die Möglichkeit ...

An Assessment of Subsurface Residual Stress Analysis in SLM Ti-6Al-4V

Mar 28, 2017

Tatiana Mishurova; Sandra Cabeza; K. Artzt ; J. Haubrich ; M. Klaus ; Ch. Genzel ; G. Requena; Giovanni Bruno

Ti-6Al-4V bridges were additively fabricated by selective laser melting (SLM) under different scanning speed conditions, to compare the effect of process energy density on the residual stress state. Subsurface lattice strain characterization was conducted by means of synchrotron diffraction in energy dispersive mode. High tensile strain gradients were found at the frontal surface for samples in an as-built condition. The geometry of the samples promotes increasing strains towards the pillar of the bridges. We observed that the higher the laser energy density during fabrication, the lower the lattice strains. A relief of lattice strains takes place after heat treatment.

Reversed austenite for enhancing ductility of martensitic stainless steel

Mar 27, 2017

S. Dieck

The novel heat treatment concept, “quenching and partitioning” (Q&P) has been developed for high strength steels with enhanced formability. This heat treatment involves quenching of austenite to a temperature between martensite start and finish, to receive a several amount of retained austenite. During the subsequent annealing treatment, the so called partitioning, the retained austenite is stabilized due to carbon diffusion, which results in enhanced formability and strength regarding strain induced austenite to martensite transformation. In this study a Q&P heat treatment was applied to a Fe-0.45C-0.65Mn-0.34Si-13.95Cr stainless martensite. Thereby the initial quench end temperature and the ...

Influence of structural stiffness on ratcheting convection cells of granular soil under cyclic lateral loading

Mar 27, 2017

G. Zorzi; Matthias Baeßler; Fabio Gabrieli

In granular soils, long-term cyclically loaded structures can lead to an accumulation of irreversible strain by forming closed convective cells in the upper layer of the bedding. The size of the convective cell, its formation and grain migration inside this closed volume have been studied with reference to different stiffness of the embedded structure and different maximum force amplitudes applied at the head of the structure. This relation was experimentally investigated by applying a cyclic lateral force to a scaled flexible vertical element embedded in a dry granular soil. The model was monitored with a camera in order to derive the displacement field by means of the PIV technique. Furthermore ...

Regelwerke für die Werkstoffauswahl und Dauerhaftigkeit von nichtrostenden Stählen für Stahlbauten – Entwicklung und aktueller Stand

Mar 27, 2017

Jürgen Mietz; Andreas Burkert

Eine der wesentlichsten Veränderungen der im Oktober 2015 erschienenen Neufassung der DIN EN 1993-1-4 findet sich im Anhang A „Werkstoffauswahl und Dauerhaftigkeit“. Im Gegensatz zur Vorgängerversion ist dieser Anhang jetzt normativ. Mit Hilfe eines Punktesystems, das die wichtigsten Einwirkungsparameter der relevanten Expositionsbedingungen berücksichtigt, wird eine Korrosionsbeständigkeitsklasse ermittelt, mit deren Hilfe man eine geeignete Legierung auswählen kann. Dieses Verfahren bietet eine zuverlässige Methode für Planer auch ohne spezielle Kenntnisse auf dem Gebiet der Korrosion bzw. der nichtrostenden Stähle. Die Arbeit geht auch auf Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten mit der bisher ...

Energy efficiency and environmental impacts of high power gas metal arc welding

Mar 27, 2017

G. Sproesser; Y.-J. Chang; Andreas Pittner; M. Finkbeiner; Michael Rethmeier

Single-wire gas metal arc welding (SGMAW) and high power tandem GMAW (TGMAW) are evaluated with respect to energy efficiency. The key performance indicator electrical deposition efficiency is applied to reflect the energy efficiency of GMAW in different material transfer modes. Additionally, the wall-plug efficiency of the equipment is determined in order to identify the overall energy consumption. The results show that energy efficiency can be increased by 24% and welding time is reduced over 50% by application of the tandem processes. A comparative life cycle assessment of a 30-mm-thick weld is conducted to investigate the influences of the energy efficiency on the environmental impacts. The ...

In-situ measurement of thickness shrinkage during pressure-assisted sintering of low temperature co-fired ceramics

Mar 27, 2017

Björn Mieller

Shrinkage measurement of miniaturized low temperature co-fired ceramics (LTCC) samples under load typically leads to a collapsing of the sample due to the softening of the glassy phase, which hampers the characterization of shrinkage up to full densification. In practical sintering processes in contrast, LTCC panels are sintered under axial loads of up to 1 MPa without lateral shrinkage or collapsing of the structure. To characterize the shrinkage behavior during such processes, a measurement setup was developed, which allows for in-situ thickness shrinkage measurements of practical, large LTCC panels during pressure-assisted sintering in a sintering press. Using this setup, the shrinkage ...

Controlled covalent functionalization of thermally reduced graphene oxide to generate defined bifunctional 2D nanomaterials

Mar 27, 2017

F. Abbas; Donskyi Ievgen; M. Gholami; B. Ziem; Andreas Lippitz; Wolfgang Unger; C. Böttcher; J. Rabe; R. Haag; M. Adeli

A controlled, reproducible, gram-scale method is reported for the covalent functionalization of graphene Sheets by a one-pot nitrene [2+1] cycloaddition reaction under mild conditions. The reaction between commercially available 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine and sodium azide with thermally reduced graphene oxide (TRGO) results in defined dichlorotriazine-functionalized sheets. The different reactivities of the chlorine substituents on the functionalized graphene allow stepwise post-modification by manipulating the temperature. This new method provides unique access to defined bifunctional 2D nanomaterials, as exemplified by chiral surfaces and multifunctional hybrid architectures.

Structure, Dynamics and Phase Behavior of a Discotic Liquid Crystal Confined in Nanoporous Anodic Aluminum Oxide Membranes

Mar 27, 2017

Arda Yildirim

Discotic liquid crystals (DLCs) are a promising class of soft matter for electronic applications. This is due to their ability to organize and stack themselves into columns in a hexagonal columnar mesophase, driven by the overlapping of the π orbitals of their aromatic core. This leads to a high charge-carrier mobility along the column axis. Previous studies on DLCs showed that their properties, such as phase transition temperatures and enthalpies, are susceptible to nanoconfinement. In this study, 2,3,6,7,10,11 hexakis[hexyloxy] triphenylene (HAT6), a triphenylene based DLC, was confined into parallel aligned cylindrical nanopores of anodic aluminum oxide (AAO) membranes by melt infiltration ...

Unexpected behavior of ultra-thin films of blends of polystyrene/poly(vinyl methyl ether) studied by specific heat spectroscopy

Mar 27, 2017

Sherif Madkour; Paulina Szymoniak; Ch. Schick; Andreas Schönhals

Specific heat spectroscopy (SHS) employing AC nanochip calorimetry was used to investigate the glassy dynamics of ultra-thin films (thicknesses: 10 nm–340 nm) of a polymer blend, which is miscible in the bulk. In detail, a Poly(vinyl methyl ether) (PVME)/Polystyrene (PS) blend with the composition of 25/75 wt. % was studied. The film thickness was controlled by ellipsometry while the film topography was checked by atomic force microscopy. The results are discussed in the framework of the balance between an adsorbed and a free surface layer on the glassy dynamics. By a self-assembling process, a layer with a reduced mobility is irreversibly adsorbed at the polymer/substrate interface. This layer ...

GMR Sensor Arrays for High-Spatial Resolution Measurements in NDT-Applications

Mar 27, 2017

Matthias Pelkner

Magneto resistive (MR) sensors are suited for a wide range of different applications. Especially due to their small sizes and their frequency-independent behaviour, they are eligible candidates for non-destructive testing methods where high spatial resolution is required. The use of specialized magnetic field probes enables not only a defect evaluation, but also a localized characterization of ferromagnetic materials. This paper presents some NDT (non-destructive testing) examples concerning magnetic flux leakage applications (MFL) and eddy current testing (ET). For MFL-testing we used an NDT-adapted GMR (Giant MR) sensor array for the detection of small inclusions in thin steel sheets. We also ...

GMR Sensor Arrays for High-Spatial Resolution Measurements in NDT-Applications

Mar 27, 2017

Matthias Pelkner; Robert Stegemann

Magneto resistive (MR) sensors are suited for a wide range of different applications. Especially due to their small sizes and their frequency-independent behaviour, they are eligible candidates for non-destructive testing methods where high spatial resolution is required. The use of specialized magnetic field probes enables not only a defect evaluation, but also a localized characterization of ferromagnetic materials. This paper presents some NDT (non-destructive testing) examples concerning magnetic flux leakage applications (MFL) and eddy current testing (ET). For MFL-testing we used an NDT-adapted GMR (Giant MR) sensor array for the detection of small inclusions in thin steel sheets. We also ...

Crystallization behavior of nanocomposites based on poly(L-lactide) and layered doubled hydroxides – Unbiased determination of the rigid amorphous phase due to the crystals and the nanofiller

Mar 24, 2017

Andreas Schönhals

Semicrystalline polymers have to be described by a three phase model consisting of a mobile amorphous (MAF), a crystalline (CF), and a rigid amorphous fraction (RAF). For nanocomposites based on a semicrystalline polymer the RAF is due to both the crystallites (RAFcrystal) and the filler (RAFfiller). In most cases a separation of both contributions is not possible without further assumptions. Polymer nanocomposite based on poly(L-lactide) and MgAl layered double hydroxide nanofiller were prepared. Due to the low crystallization rate of PLA its crystallization can be suppressed by a high enough cooling rate, and the RAF is due only to the nanofiller. The MAF, CF, and RAF were estimated by Temperature ...

Dielectric analysis of the upper critical solution temperature behaviour of a poly(acrylamide-coacrylonitrile) copolymer system in water

Mar 24, 2017

Asad Asadujjaman; Annabelle Bertin; Andreas Schönhals

A copolymer consisting of acrylamide (AAm) and acrylonitrile (AN) in aqueous solution was investigated using broadband dielectric spectroscopy at frequencies between 10� 1 Hz and 106 Hz in the temperature range from 2 1C to 60 1C. This system shows an UCST phase behavior. The phase transition and aggregation behavior is monitored by both the temperature and frequency dependence of the complex conductivity s*(f, T), where the AN fraction and the concentration of the solution were varied. Additionally, the dielectric data are compared with the results obtained from dynamic light scattering measurements. The temperature dependence of the DC conductivity (sDC) of the copolymer solution is monitored ...

Investigation and control of protein adsorption for fluorescent nanosilver reference material

Mar 24, 2017

Ralf Schneider

Upon interaction of nanomaterials like noble metal nanoparticles (NPs) with biological systems like body fluids such as serum, a protein corona is formed.[1] This reversibly bound layer of proteins controls the transport of the NPs and their subsequent interaction with biological components.[2] The plasmonic properties of nobel metal NPs like Au and Ag can considerably affect the fluorescence properties of fluorophores in their vicinity, i.e., within a near field distance. Depending on the chemical composition, size and shape of these noble metal NPs, the spectral properties of the dye, and the particle-fluorophore distance, the fluorescence is quenched or in some cases enhanced.[3,4,5] This ...

Korrosion im Zoo: Kanada in Niedersachsen oder sind Pinguine Inhibitoren

Mar 24, 2017

Johann Wilhelm Erning

Ein Schadensfall an einem spektakulären Tiergehege im Zoo Hannover

A wash-free, multiplex microbead assay for determination of emerging bioactive compounds in wastewater

Mar 24, 2017

Peter Carl; Rudolf J. Schneider

Pollutants of low molecular weight, such as drug residues, are in the focus of water quality assessment: some of them, like carbamazepine are only partially degraded in wastewater treatment plants. Thus, these pollutants can serve as marker substances for elimination efficiencies. Monitoring water quality demands for selective, high-throughput and multi-target analytical methods. Immunoassays, such as ELISA, offer the possibility to be highly sensitive and selective due to the specific recognition by high affinity of target molecules to antibodies (Abs). Batch-wise processing in microtiter plates allows for the necessary high-throughput, however only a single analyte can be determined within ...

Determination of pharmacologically active compounds in wastewater by a bead-based flow-cytometric immunoarray

Mar 24, 2017

Peter Carl; Rudolf J. Schneider

The assessment of water quality demands for multi-target compatible analytical methods. On the one hand, the influence of sewage on natural surface waters must be routinely monitored. On the other hand, estimation of removal efficiencies of pollutants, such as drug residues, is in the focus of industrial and public wastewater treatment. Immunoassays, such as ELISA, are often applied in this area, however, it is only possible to measure a single analyte in one measurement. In contrast, array technology is capable for measuring multiple substances in parallel. Here we present a four-plex bead-based flow cytometric assay for measuring three drugs (carbamazepine, an antiepileptic drug, diclofenac ...

Additive manufacturing of geopolymers by selective laser curing

Mar 24, 2017

Gregor Gluth

Additive manufacturing (3D printing) of ceramics and other materials offers significant advantages compared to conventional production processes for several applications. While ceramics have been extensively investigated in this regard, additive manufacturing of geopolymers have received much less attention to date. In the present contribution we study a ‘standard’ metakaolin-based geopolymer, a fly ash-based geopolymer and a silica-based one-part geopolymer regarding their suitability for additive manufacturing via selective laser curing. Model geometries such as bars and cuboids could be produced by this route. After selective laser curing the specimens were additionally cured at 80 °C for ...

Vorversuche zur Ultraschallprüfung an Groutverbindungen

Mar 24, 2017

Ernst Niederleithinger

Im rahmen des themenfeldprojektes LEBEWIND wurden Vorversuche zur Ultraschallprüfung von Groutverbindungen an Offshore-Windenergieanlagen gemacht. Die Experimente mit kommerzieller Prüftechnik in Echo und Transmission durch die Stahlwandung hindurch bestätigten, dass diese Bauweise so nicht prüfbar ist.

Influence of the post-weld surface treatment on the corrosion resistance of the duplex stainless steel 1.4062

Mar 24, 2017

Paul Rosemann; C. Müller; O. Baumann; W. Modersohn; T. Halle

The duplex stainless steel 1.4062 (X2CrNiN22-2) is used as alternative material to austenitic stainless steels in the construction industry. The corrosion resistance of welded seams is influenced by the base material, the weld filler material, the welding process and also by the final surface treatment. The scale layer next to the weld seam can be removed by grinding, pickling, electro-polished or blasting depending on the application and the requested corrosion resistance. Blasted surfaces are often used in industrial practice due to the easier and cheaper manufacturing process compared to pickled or electro-polished surfaces. Furthermore blasting with corundum-grain is more effective than blasting ...

Reversed austenite for enhancing ductility of martensitic stainless steel

Mar 24, 2017

S. Dieck; Paul Rosemann; Arne Kromm; T. Halle

The novel heat treatment concept, “quenching and partitioning” (Q&P) has been developed for high strength steels with enhanced formability. This heat treatment involves quenching of austenite to a temperature between martensite start and finish, to receive a several amount of retained austenite. During the subsequent annealing treatment, the so called partitioning, the retained austenite is stabilized due to carbon diffusion, which results in enhanced formability and strength regarding strain induced austenite to martensite transformation. In this study a Q&P heat treatment was applied to a Fe-0.45C-0.65Mn-0.34Si-13.95Cr stainless martensite. Thereby the initial quench end temperature and the ...

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 ...

Wirkungsweise von Polypropylen-Fasern in brandbeanspruchtem Hochleistungsbeton

Apr 15, 2016

Klaus Pistol

Das Hauptanliegen der Arbeit besteht in der experimentellen Erforschung der faserbedingten mikrostrukturellen Schädigungsprozesse in brandbeanspruchtem HPC. Dazu werden das thermische Degradationsverhalten von Polypropylen-Fasern (PP-Fasern) mithilfe thermoanalytischer Verfahren aus der Polymerforschung untersucht und die Wechselwirkung der schmelzenden PP-Fasern mit dem umgebenden Betongefüge unter Verwendung hochtemperaturmikroskopischer Methoden analysiert. Des Weiteren werden erstmalig akustische und röntgentomographische Methoden zur zerstörungsfreien Untersuchung der Rissgenese in thermisch beanspruchten Betonproben kombiniert. Zur Validierung der Ergebnisse und zur Visualisierung von mikroskopischen ...

Analyse der Schallemissionssignale aus Ermüdungsrisswachstum und Korrosionsprozessen Untersuchung der Möglichkeiten für die kontinuierliche Zustandsüberwachung von Transportbehältern mittels Schallemissionsprüfung

Mar 9, 2016

Janne Wachsmuth

Die Schädigung von Gefahrgutbehältern während ihres Transports durch Korrosion und Ermüdungsrisswachstum sind Ursache von Unfällen, die Menschenleben gefährden, die Umwelt schädigen und hohe Sachschäden verursachen. Um solchen Unfällen vorzubeugen, werden präventive Intervallprüfungen durchgeführt. Diese sind jedoch kostenintensiv, unter anderem durch die Standzeit der Transportmittel. Eine Alternative bietet die Idee einer kontinuierlichen Zustandsüberwachung mittels Schallemissionsprüfung (SEP). So sollen Materialfehler sofort nach dem Entstehen entdeckt und repariert werden können. Die Schallemissionsprüfung ist eine online Methode der Familie der zerstörungsfreien Prüfung. Schallemission ...

Reactive Boundary Layers in Metallic Rolling Contacts

Mar 9, 2016

John Burbank

In order to meet the goal of reducing CO2 emissions, automotive industry places significant importance on downsizing components to achieve greater efficiency through lower weight and reduced friction. As friction reductions are associated with energy efficiency and wear protection with resource conservation, ever greater attention has been given to adamantine carbon- based coatings and high-alloyed steels. Such applications are, however, associated with high production costs and energy expenditures, as well as many technical difficulties. Therefore a key issue in meeting the goals of friction reduction, wear protection and development of comprehensive lightweight strategies is whether or not ...

Kurzfaserverstärktes Polyamid — Charakterisierung der Mikroschädigungsentwicklung unter zweiachsiger mechanischer Last

Mar 9, 2016

Karoline Lenke

In der vorliegen Arbeit wird ein kurzglasfaserverstärktes Polyamid 6 unter zweiachsiger mechanischer Belastung charakterisiert. Die Analyse umfasst das einachsige und zweiachsige Ermüdungsverhalten unter Zug-, Torsions- und Zug-Torsionslast sowie die dabei auftretende charakteristische Mikroschädigungsentwicklung. Zur Beschreibung des Ermüdungsverhaltens unter zweiachsiger Axial-Torsionslast kann das auf Ermüdungslasten angepasste, nicht-differenzierende Tsai-Hill-Kriterium angewendet werden. Die Mikroschädigungsanalyse erfolgt begleitend zu den mechanischen Belastungsversuchen mit der zerstörungsfreien Prüfmethode der Röntgenrefraktionsanalyse. Durch fraktographische Analysen des Werkstoffes ...

Experimentelle Untersuchung und Analyse der Schädigungsevolution in Beton unter hochzyklischen Ermüdungsbeanspruchungen

Mar 9, 2016

Marc Thiele

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht das Ermüdungsverhalten von Beton unter hochzyklischen Druckschwellbeanspruchungen. Der aktuelle Wissensstand bezüglich des Ermüdungsverhaltens ist nach wie vor sehr lücken

Signatur der Streuung von Radarwellen durch die Heterogenität von Beton

Jan 18, 2016

Thomas Kind

Das Radarverfahren ist ein schnelles bildgebendes Verfahren für die Untersuchung der inneren Struktur von Stahlbeton-Bauwerken und wird seit längerem erfolgreich für die zerstörungsfreie Untersuchung von Brückenbauwerken eingesetzt. Für die Rekonstruktion der Lage der Bewehrung reicht die Annahme einer homogenen Materialeigenschaft des Betons meistens aus. Nähere Untersuchungen der empfangenen Streuungen der Radarwellen zeigen, dass neben der starken Streuung der Radarwellen an den metallischen Einbauteilen auch schwache Streuungen existieren. Diese schwachen Streuungen im Beton wurden nun erstmals in dieser Arbeit untersucht und können der Heterogenität des Betons zugeordnet werden. Die schwachen ...

Beitrag zur Ermittlung vorrangig konstruktiver Einflussgrößen auf die Heißrissinitiierung an geschweißten Bauteilen

Nov 9, 2015

Christian Gollnow

Die bisherigen Forschungsergebnisse ermöglichen, ungeachtet der Vielzahl existenter experimenteller und numerischer Ergebnisse, keine allgemeingültige Heißrisscharakterisierung und speziell Erstarrungsrisscharakterisierung. Ursächlich hierfür ist vor allem die Vielzahl von Einflussgrößen und damit die komplexe Interaktion dieser Mechanismen, die eine generelle Beschreibung des Heißrissphänomens erschwert. Die Heißrissentstehung und somit die Erstarrungsrissinitiierung werden durch die Interaktion von Schweißprozess, Metallurgie und Design beschrieben. Die Literaturrecherche zeigt, dass bei der Erstarrungsrisscharakterisierung der konstruktive Aspekt vielfach unterschätzt wird. Hierbei werden ...

Abscheidung ultradünner funktionalgruppentragender Polymerschichten auf Metalloberflächen mittels Elektrospray Ionisation

Sep 22, 2015

Korinna Altmann

Funktionalisierte Oberflächen sind in vielen Bereichen, z. B. als Haftvermittler in Polymerkompositen, für katalytische Anwendungen oder als Sensoren von Interesse. Für viele solcher Anwendungen ist es ausreichend, den verwendeten Werkstoff mit einem ultradünnen Polymerfilm zu überziehen. Dazu gibt es bislang einige Verfahren, wie z. B. Chemical Vapour Deposition, Layer-by-Layer-Technik, Langmuir-Blodgett-Technik oder Spin-Coating, die alle bestimmte Nachteile haben. In der vorliegenden Arbeit wurden wenige Nanometer dicke Polymerschichten auf metallischen und nicht-metallischen Substraten mittels Elektrospray Ionisation abgeschieden. So wurden typischerweise etwa 10 nm dicke Schichten von ...

Herstellung, Charakterisierung und Funktionalisierung polymerer Nanopartikel und Untersuchung der Wechselwirkungen mit biologischen Systemen

Aug 20, 2015

Regina Bleul

Die Nanomedizin beschäftigt sich unter anderen mit der Frage, wie sich die Behandlung gefährlicher Krankheiten effizienter und sicherer gestalten lässt, deren konventionelle Therapie oftmals mit schweren Nebenwirkungen einhergeht. Die Vision ist, ein theranostisches Wirkstoffträgersystem zu schaffen, das seinen therapeutischen Cargo sicher an den Wirkort transportiert, dort freisetzt und gleichzeitig in Echtzeit verfolgt werden kann, um die Therapie individuell anzupassen. Die Grundlage für die erfolgreiche Entwicklung eines Wirkstoffträgersystems bilden Untersuchungen zum Verhalten von nanopartikulären Substanzen in physiologischer Umgebung. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden polymere ...

Zum Einfluss der Wärmeführung auf die Rissbildung beim Spannungsarmglühen dickwandiger Bauteile aus 13CrMoV9-10

Aug 17, 2015

Thomas Lausch

Wirtschaftliche und ökologische Aspekte führten in den letzten Jahren zu deutlich gesteigerten Anforderungen an die Effizienz und die Flexibilität petrochemischer Anlagen. Die heutzutage geforderten Prozesstemperaturen und -drücke lassen sich nur durch den Einsatz neuer warmfester Stahlgüten erreichen. Der mit Vanadium modifizierte Stahl 13CrMoV9-10 weist eine bessere Kriech und Druckwasserstoffbeständigkeit auf und wird seit Mitte der 90er Jahre im petrochemischen Reaktorbau eingesetzt. Aufgrund der niedrigen Zähigkeit und hohen Festigkeit des Schweißgutes im geschweißten, nicht spannungsarm geglühten Zustand sowie einer erhöhten Sensitivität gegenüber Spannungsrelaxationsrissen bedarf dieser ...

Charakterisierung von Gesteinsbewuchs und -verwitterung durch einen Modellbiofilm

Aug 6, 2015

Franz Seiffert

Natürliche Gesteinsformationen und von Menschen aus Gesteinsmaterial erschaffene Gebäude oder Monumente werden bei genügend langer Inkubation von zahlreichen Mikroorganismen besiedelt, welche komplexe Ökosysteme bilden. Dies führt oft zu Verfärbungen der Gesteinsoberflächen durch Pigmente der Mikroorganismen. Zudem können die Organismen das Gestein angreifen und zusammen mit abiotischen Faktoren eine Auflösung herbeiführen, was von essenzieller Bedeutung für die Bildung von Böden und gleichzeitig kritisch für die Erhaltung von Kulturgütern ist. Ein profundes Verständnis der Primärbesiedlung auf Gesteinen ist eine Voraussetzung, um Prozesse der Sukzession und der Gesteinsverwitterung besser nachvollziehen ...

Modellierungsansätze und neue Brennhilfsmittelkonzepte für die LTCC-Drucksintertechnologie

Jul 27, 2015

Björn Mieller

Niedrigsinternde Glas-Keramik-Komposite (LTCC, low temperature co-fired ceramics) werden erfolgreich als kompakte, mehrlagige Schaltungsträger in der Automobilindustrie und Hochfrequenztechnik eingesetzt. Dazu werden sie mit Verfahren der Folien- und Multilayertechnik verarbeitet und gemeinsam mit aufgedruckten Metallisierungen bei Temperaturen bis 900 °C co-gesintert. Besonders bei hohen Anforderungen an die Reproduzierbarkeit der Sinterschwindung hat sich das Sintern mit axialer Druckunterstützung etabliert, wodurch unter anderem die Schwindung in der Ebene der Einzelfolien unterdrückt werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die LTCC-Drucksintertechnologie unter zwei Gesichtspunkten ...

Development, Characterization and Durability of Switchable Information Carriers based on Shape Memory Polymers

Jun 16, 2015

Melanie Ecker

The aim of this thesis was the development of switchable information carriers based on shape memory polymers (SMPs) and the investigation of their durability. Deployed as a new kind of security label, such technology may be an effective tool to prevent counterfeiting and product piracy. Thermoplastic as well as thermoset SMPs turned out to be applicable as a specific substrate for the fabrication of switchable information carriers. In particular, a physically cross-linked and semi-crystalline poly(ester urethane) (PEU), and a chemically cross-linked epoxy-based polymer were investigated. Both SMPs were able to undergo distinct changes in shape upon triggering, which is commonly known as the ...

Silbernanopartikel und Silberionen: Physikalisch-chemische Charakterisierung und molekulare proteomische Effekte auf humane Enterozyten

Jun 11, 2015

Ulf Hansen

Silbernanopartikel (Ag-NP) können, bedingt durch ihre wachsende Anwendung im Lebensmittelbereich, vermehrt oral aufgenommen und über den Intestinaltrakt resorbiert werden. Die Diversität der physikalisch-chemischen Eigenschaften, der in toxikologischen Studien eingesetzten Nanopartikel (NP), macht eine allgemein gültige Aussage zu ihren physiologischen Wirkungen nicht trivial. Auch die Ursachen ihrer zytotoxischen Eigenschaften werden weiterhin kontrovers diskutiert. Basierend auf diesen Fragestellungen, wird in dieser Arbeit die physikalisch-chemische Charakterisierung von toxikologisch relevanten Partikeleigenschaften vorgestellt, welche das Zellkulturmedium (ZKM) als chemische Umgebung ...