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Back scatter X-ray imaging with twisted slit collimator – quantitative simulation and comparison to experiments

Sep 22, 2017

Gerd-Rüdiger Jaenisch

X-ray backscatter imaging is a well-established NDT technique to inspect complex objects using only a single-sided access. We present a specially designed multi-slit scatter camera consisting of several twisted slits which are parallelly arranged in a metal block. The camera projects one image per slit to the digital detector array, where the images are overlaying each other. The aperture is corrected based on a deconvolution algorithm to focus the overlaying projections into a single representation of the object. In order to achieve high backscatter intensities from an object, it is necessary to optimize the parameters of the backscatter system by simulation.

Achieving a more comprehensive POD using both simulation and measurements

Sep 22, 2017

Mato Pavlovic

Today, it is an established fact that the capability of the non-destructive testing (NDT) to find flaws can be properly addressed only in terms of probability of detection (POD). The probabilistic, signal-response model, introduced in 1980s, was developed with experimental observation of eddy-current inspections of flat plate samples, containing surface breaking cracks. A linearity between the peak voltage measured by the testing system, and the crack depth was observed. The influence of the crack depth was therefore seen as the major influencing factor for the POD, whereas other factors merely caused the variability in the measurement. This model has proven itself valid for those inspection ...

Impact of thermal loads on the damage onset of fiber reinforced plastics

Sep 22, 2017

David Kraus; Volker Trappe

In this study, quasi-static material tests on unidirectional and multi-angle glass fiber reinforced epoxy laminates at ambient temperatures from -213 K to 353 K (-60 °C to +80 °C) are performed. In addition, neat resin is investigated under tension and compression loads at different temperatures. The coefficient of thermal expansion is determined for neat resin and unidirectional reinforced specimens. The dependence of the resin’s thermomechanical properties on the ambient temperature is shown. The point of damage onset at which first cracks appear within the matrix under quasi-static loading is investigated by means of optical grey scale analysis. The correlation between damage onset and effective ...

Impact of thermal loads on the damage onset of fiber reinforced plastics

Sep 22, 2017

David Kraus

In this study, quasi-static material tests on unidirectional and multi-angle glass fiber reinforced epoxy laminates at ambient temperatures from -213 K to 353 K (-60 °C to +80 °C) are performed. In addition, neat resin is investigated under tension and compression loads at different temperatures. The coefficient of thermal expansion is determined for neat resin and unidirectional reinforced specimens. The dependence of the resin’s thermomechanical properties on the ambient temperature is shown. The point of damage onset at which first cracks appear within the matrix under quasi-static loading is investigated by means of optical grey scale analysis. The correlation between damage onset and effective ...

The influence of the age of biodiesel and heating oil with 10 % biodiesel on the resistance of sealing materials at different temperatures

Sep 22, 2017

Margit Weltschev; Frank Heming; Manuela Haufe; Martina Heyer

The objective of this research was to determine the resistance of frequently used sealing materials such as fluorocarbon rubber (FKM), fluorosilicone rubber (FVMQ), silicone rubber (VMQ), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), chloroprene rub-ber (CR), chlorosulfonated polyethylene (CSM), butyl rubber (IIR), acrylonitrile buta-diene rubber (NBR), polyester urethane rubber (PUR) and polyamide (PA) in non-aged/aged biodiesel and heating oil with 10 % biodiesel at 20 °C, 40 °C and 70 °C. Mass, tensile properties and Shore hardness A/D (for polyamide) of the test speci-mens were determined before and after the exposure for 84/42 days in the aged and non-aged fuels of different age. Biodiesel fuels ...

Determination of boron isotope ratios by high-resolution continuum source molecular absorption spectrometry using graphite furnace vaporizers

Sep 22, 2017

Carlos Abad; S. Florek; H. Becker-Ross; M.-D. Huang; Hans-Joachim Heinrich; Sebastian Recknagel; Jochen Vogl; Norbert Jakubowski; Ulrich Panne

Boron isotope amount ratios n(10B)/n(11B) have been determined by monitoring the absorption spectrum of boron monohydride (BH) in a graphite furnace using high-resolution continuum source molecular absorption spectrometry (HR-CS-MAS). Bands (0→0) and (1→1) for the electronic transition X1Σ+ → A1Π were evaluated around wavelengths 433.1 nm and 437.1 nm respectively. Clean and free of memory effect molecular spectra of BH were recorded. In order to eliminate the memory effect of boron, a combination of 2% (v/v) hydrogen gas in argon and 1% trifluoromethane in argon, an acid solution of calcium chloride and mannitol as chemical modifiers was used. Partial least square regression (PLS) for analysis ...

Simulation of creep of a single crystal superalloy considering the transport of dislocations

Sep 22, 2017

Titus Feldmann

Simulation von Porenschließung durch Kriechen der Einkristalllegierung CMSX-4 unter heiß-isostatischem Pressen

Sep 22, 2017

Titus Feldmann

THz-TDS-SAFT for the detection of inherent discontinuities in dielectric materials

Sep 21, 2017

Jörg Beckmann

X-ray computed tomography (CT) model holds only for THz-TDS reconstruction if minor refraction index differences between the inhomogeneities and the surrounding material matrix exist. A Time Domain SAFT algorithm has been developed to overcome the restrictions. THz time domain measurement on representative sample sets with inherent artefacts were performed to use them for the Image reconstructions. The results will be presented and compared with optical surface images of the used test objects to evaluate the SAFT algorithm in relation to the reconstruction quality.

Residual stress fields in AM Ni-718 in as built and after release from baseplate

Sep 21, 2017

Sandra Cabeza

The residual stress distribution of IN718 parts produced by Selective Laser Melting (SLM) technique was studied by means of neutron diffraction. Two deposition hatching lengths were considered in the fabrication. Both lateral (building direction) and top (finishing) near-surface regions were characterized. Measurements on samples in as-built condition and after release from the plate proved the presence of stress gradients both in-plane and along the building direction. As-built samples presented in top region a longitudinal stress relief for large hatching, whereas small one showed tensile stresses around (200MPa) in the middle, evolving towards compression at the tip of the sample (down ...

Tribological performance of titanium samples oxidized by fs-laser radiation, thermal heating, or electrochemical anodization

Sep 21, 2017

Jörn Bonse

Commercial grade-1 titanium samples (Ti, 99.5% purity) were treated using three alternative methods, i.e., fs-laser processing in air, thermal heat treatment in an oven, or anodization in an electrochemical bath, all resulting in the formation of differently conditioned superficial oxide layers. The laser processing was carried out by a Ti:sapphire laser (pulse duration 30 fs, central wavelength 790 nm, pulse repetition rate 1 kHz) in a regime of generating laser-induced periodic surface structures (LIPSS). The experimental conditions (laser fluence, spatial spot overlap) were optimized in a sample-scanning geometry for the processing of several square-millimetres large surface areas covered ...

THz-TDS-SAFT for the detection of inherent discontinuities in dielectric materials

Sep 21, 2017

Jörg Beckmann; Holger Spranger

Today X-ray tomography and Ultrasound Synthetic Aperture Focusing Techniques are representative examples for defect imaging in the field of nondestructive testing. THz time domain spectroscopy (TDS) operates with short electromagnetic pulses. The sensitivity of the pulses to optical material property changes makes THz-TDS attractive for the detection of flaws in dielectric materials. Unfortunately, the X-ray computed tomography (CT) model holds only for THz-TDS reconstruction if minor refraction index differences between the inhomogeneities and the surrounding material matrix exist. A Time Domain SAFT algorithm has been developed to overcome the restrictions. THz time domain measurement on representative ...

Spectroscopic ellipsometry on liquids in the far infrared

Sep 21, 2017

U. Schade; E. Ritter; E. Aziz; L. Puskar ; Jörg Beckmann

The far infrared refractive indices and the extinction coefficients of liquids can be obtained by means of spectroscopic ellipsometry in attenuated total reflection configuration. Such optical constants will contribute to a spectroscopic data base in the far infrared and terahertz spectral regions. The experimental implementation and the calibration procedure of the method are described in detail. The temperature dependency of the optical constants for water over a broad spectral range is exemplarily presented.

Test development to show the efficacy of preservatives in spin finishes

Sep 21, 2017

Ina Stephan; K. Rupp; B. Blech

Test development to Show the efficacy of biocides against bacteria in spin finishes as used in textile industries to influence surface characteristics of threads.

Structural changes in plasmid DNA caused by radiation and its protection by Ectoine: an AFM analysis

Sep 21, 2017

Maria-Astrid Schröter

Most ionizing radiation in water ends in an avalanche of low energy electrons which play a dominant role together with OH-radicals in damaging DNA. In the present study we irradiated plasmid DNA with electrons (primary energy 30keV) under physiological conditions, performed with as well as without Ectoine. Ectoine is a compatible solute, synthesized and accumulated in molar concentration within bacteria to withstand osmotic stress or different other stressors. Plasmid DNA (pUC19, 2686 bp) was studied due to its supercoiled isoform which is highly sensitive to radiation damage. In biochemistry gel electrophoresis is applied for structural analysis of DNA. Although it is a standard technique ...

Novel approach to image hydrogen distribution and related phase transformation in duplex stainless steels at the sub-micron scale

Sep 21, 2017

Oded Sobol; Gert Nolze; Romeo Saliwan Neumann; D. Eliezer; Thomas Böllinghaus; Wolfgang E.S. Unger

The effect of electrochemical charging of hydrogen on the structure of a lean duplex stainless steel LDX 2101® (EN 1.4162, UNS S32101) was examined by both Time-of-Flight secondary ion mass spectrometry and electron back-scatter diffraction. The goal is to correlate hydrogen concentration and induced structural changes. Chemical and structural characterizations were done for the same region at the sample's surface with sub-micron spatial resolution. Regions of interest were varying in size between 50 × 50 μm and 100 × 100 μm. The results show a phase transformation of austenite to mainly a defect-rich BCC and scarcely a HCP phase. The phase transformation occurred in deuterium rich regions in ...

Channeling-enhanced EDX for polarity resolved crystal orientation determination

Sep 21, 2017

A. Winkelmann; Gert Nolze

Using channeling-enhanced energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), we demonstrate polarity sensitive orientation determination of a non-centrosymmetric crystal in the scanning electron microscope. The authors observe a characteristic asymmetry in the channeling-enhanced, angle-dependent EDX data of a GaAs sample, which is in good agreement to simulations using the dynamical theory of diffraction for the incident electron beam. This allows us to assign the orientation of the GaAs crystal according to the non-centrosymmetric point group. The method shown here overcomes the limitation of a reduced point-group sensitivity of electron backscatter diffraction patterns and electron channeling patterns ...

The Braunschweig meteorite − a recent L6 chondrite fall in Germany

Sep 21, 2017

R. Bartoschewitz; P. Appel; J.-A. Barrat; A. Bischoff; M.W. Caffee; I.A. Franchi; Z. Gabelica; R.C. Greenwood; M. Harir; D. Harries; R. Hochleitner; J. Hopp; M. Laubenstein; B. Mader; R. Marques; A. Morlok; Gert Nolze; M.I. Prudêncio; P. Rochette; A. Ruf; P. Schmitt-Kopplin; E. Seemann; M. Szurgot; R. Tagle; R.A. Wach; K.C. Welten; M. Weyrauch; K. Wimmer

On April 23rd 2013 at 2:07 a.m., a 1.3 kg meteorite fell in the Braunschweig suburb Melverode (52° 13′ 32.19″ N. 10° 31′ 11.60″ E). Its estimated velocity was 250 km/h and it formed an impact pit in the concrete fall site with a diameter of 7 cm and a depth of 3 cm. Radial dust striae are present around the impact pit. As a result of the impact, the meteorite disintegrated into several hundred fragments with masses up to 214 g. The meteorite is a typical L6 chondrite, moderately shocked (S4) – but with a remarkably high porosity (up to 20 vol%). The meteorite was ejected from its parent body as an object with a radius of about 10–15 cm (15–50 kg). The U,Th-He gas retention age of ∼550 Ma overlaps ...

Keramische Prozesstechnik: InTeRview mit Prof. Dr. Jens Günster

Sep 21, 2017

Jens Günster

Im Rahmen unserer turnusmäßig erscheinenden Rubrik InTeRdisziplinär stellt sich heute Prof. Dr. Jens Günster, Leiter des Fachbereichs "Keramische Prozesstechnik und Biowerkstoffe" bei der Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung, den FRagen der InTeR.

Quantitative imaging of anti-phase domains by polarity sensitive orientation mapping using electron backscatter diffraction

Sep 21, 2017

G. Naresh-Kumar; A. Vilalta-Clemente; H. Jussila; A. Winkelmann; Gert Nolze; S. Vespucci; S. Nagarajan; A. J. Wilkinson; C. Trager-Cowan

Advanced structural characterisation techniques which are rapid to use, non-destructive and structurally definitive on the nanoscale are in demand, especially for a detailed understanding of extended-defects and their influence on the properties of materials. We have applied the electron backscatter diffraction (EBSD) technique in a scanning electron microscope to non-destructively characterise and quantify antiphase domains (APDs) in GaP thin films grown on different (001)Si substrates with different offcuts. We were able to image and quantify APDs by relating the asymmetrical intensity distributions observed in the EBSD patterns acquired experimentally and comparing the same with the dynamical ...

Freisetzung aus reaktiven Brandschutzbeschichtungen

Sep 21, 2017

Nicole Bandow

Reaktive Brandschutzbeschichtungen bilden im Brandfall zum Schutz der Stahlträger einen wärmeisolierenden Schaum. Die Systeme beinhalten üblicherweise eine Grundierung, die reaktive Beschichtung und einen Deckanstrich. Jeder Bestandteil enthält eine komplexe Mischung aus verschiedenen Chemikalien wie Additiven, Füllstoffen und Lösungsmitteln, die bei Außenanwendungen in Kontakt mit Regenwasser freigesetzt werden können und negative Auswirkungen auf die Umwelt haben können. Bisher basiert die Bewertung durch das DIBt lediglich auf der Rezeptur der Beschichtungen. Erfahrungen aus dem Bodenschutz oder der Abfallverwertung zeigen, dass Gesamtgehalte alleine für eine Bewertung nicht ausreichen. Die ...

Upper critical solution temperature (UCST)-type thermoresponsive polymers from acrylamide-based monomers

Sep 21, 2017

Annabelle Bertin

UCST-type thermoresponsive polymers (i.e. that phase separate from solution upon cooling) present a tremendous potential not only in aqueous media where they can be used in drug delivery, diagnostic and microfluidic applications but also in water/alcohol mixtures, where they can be used for instance in sensing systems for alcohol-soluble drugs. However, only a few thermoresponsive polymers have been reported that present an UCST in a relevant temperature range and “green” solvents such as water or ethanol. In this context, acrylamide-based monomers can be very useful building blocks for designing novel non-ionic UCST-type polymers because of their hydrophilic nature (with the right side chain) ...

Test development to show the efficacy of preservatives in spin finishes

Sep 21, 2017

Ina Stephan

Microbiological test development to show the efficacy against colonisation of bacteria in spin finishes as used in textile industy

Determining moisture in materials and IoT

Sep 21, 2017

Gerrit Voigt

Knowing the state of the setting process of concrete in buildings or the moisture level of old walls can be crucial in determining further steps in the construction or restoration process. Small 2.4 GHz modules can be either embedded or applied on the surface to determine the moisture distribution in material. Common modules, that are based on the highly available Bluetooth Low Energy standard, emit electromagnetic waves, whose signal strength gets dampened by water molecules. This effect serves as the basis on determining the moisture level in material. We will show how to apply this method in a meshed sensor network for online monitoring.

CCQM-K102: Polybrominated diphenyl ethers in sediment

Sep 21, 2017

M. Ricci; P. Shegunova; P. Conneely; Roland Becker; M. M. Torres; M. A. Osuna; T.P. On; L.H. Man; S.-Y. Baek; B. Kim; C. Hopley; C. Liscio; J. Warren; V. Le Diouron; S. Lardy-Fontan; B. Lalere; S. Mingwu; J. Kucklick; V. Vamathevan; S. Matsuyama; M. Numata; M. Brits; L. Quinn; M. Fernandes-Whaley; A.C. Gören; B. Binici; L. Konopelko; A. Krylov; A. Mikheeva

The key comparison CCQM-K102: Polybrominated diphenyl ethers in sediment was coordinated by the JRC, Directorate F - Health, Consumers & Reference Materials, Geel (Belgium) under the auspices of the Organic Analysis Working Group (OAWG) of the Comité Consultatif pour la Quantité de Matière (CCQM). Thirteen National Metrology institutes or Designated Institutes and the JRC participated. Participants were requested to report the mass fraction (on a dry mass basis) of BDE 47, 99 and 153 in the freshwater sediment study material. The sediment originated from a river in Belgium and contained PBDEs (and other pollutants) at levels commonly found in environmental samples. The comparison was designed ...

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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 ...

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 ...