Bei Mauerwerksgewölbebrücken können große Unterschiede zwischen der rechnerisch vorhergesagten und der tatsächlichen Tragsicherheit bestehen, was sich auf eine zu stark vereinfachende Modellbildung zurückführen lässt. Es wird deshalb vorgeschlagen, das Tragverhalten derartiger Bauwerke mittels nichtlinearer Finite-Elemente-Simulationen und unter Anwendung eines bruchmechanischen Materialmodells wirklichkeitsnah nachzubilden und auf diese Weise die Tragsicherheit nachzuweisen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Aktualisiert: 2023-05-11
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Zähigkeitseigenschaften von Cellulosediacetat und dessen Blends. Es wurden hierbei die intrinsichen (Einfluss der Molmasse des verwendeteten Cellulosediaceats) und extrinsischen (Weichmachung und Blenden von Cellulosediacetat) Faktoren untersucht, die Einfluss auf die Zähigkeitseigenschaften von Cellulosediacetat ausüben. Weiterführend wurde untersucht, in welchem Maß die Zähigkeitseigenschaften des Cellulosediacetats von dessen β-Relaxation abhängen und in wie weit sich die β-Relaxation durch extrinsische Faktoren beeinflussen lässt. Ebenfalls wurde der Einfluss der Prüfbedingung, wie die Temperatur und die Dehngeschwindigkeit, auf die Zähigkeitseigenschaften geprüft.
Aktualisiert: 2023-05-08
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Zähigkeitseigenschaften von Cellulosediacetat und dessen Blends. Es wurden hierbei die intrinsichen (Einfluss der Molmasse des verwendeteten Cellulosediaceats) und extrinsischen (Weichmachung und Blenden von Cellulosediacetat) Faktoren untersucht, die Einfluss auf die Zähigkeitseigenschaften von Cellulosediacetat ausüben. Weiterführend wurde untersucht, in welchem Maß die Zähigkeitseigenschaften des Cellulosediacetats von dessen β-Relaxation abhängen und in wie weit sich die β-Relaxation durch extrinsische Faktoren beeinflussen lässt. Ebenfalls wurde der Einfluss der Prüfbedingung, wie die Temperatur und die Dehngeschwindigkeit, auf
die Zähigkeitseigenschaften geprüft.
Aktualisiert: 2023-05-04
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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung von polymeren Peelsystemen durch Anwendung neuartiger Methoden der experimentellen Bruchmechanik. Die dabei im Fokus stehenden polymeren Peelsysteme sind homogene oder heterogene polymere Werkstoffsysteme, deren gewolltes oder ungewolltes Versagen durch einen Peelvorgang (einen Schälvorgang) herbeigeführt wird. Die polymeren Peelsysteme wurden mit Hilfe eines Fügevorgangs gebildet.
Hinsichtlich der bruchmechanischen Bewertung von Peelsystemen bzw. Peelvorgängen existiert bislang keine verallgemeinerte Betrachtung unter Einbeziehung der verschiedenen Versagensarten (kohäsiv, adhäsiv, hybrid) und der verschiedenen Fügearten wie beispielsweise Siegeln (thermisch, thermo-mechanisch) und Kleben sowie unter Berücksichtigung der Verfahrensparameter für die Erzeugung des Peelsystems. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Überwindung dieser wissenschaftlichen Lücke leisten. Im Fokus der experimentellen Arbeiten stand die Vorstellung, Erprobung und Anwendung neuartiger Methoden der experimentellen Bruchmechanik mit dem Ziel der umfassenden Charakterisierung von polymeren Peelsystemen. Mit Hilfe dieser neuartigen Methoden konnte eine verallgemeinerte bruchmechanische Bewertung von polymeren Peelsystemen sowie die Ableitung von übergeordneten Zusammenhängen zwischen Struktur und Eigenschaften vorgenommen werden. Darüber hinaus wurde die Aussagefähigkeit der bruchmechanischen Kennwerte im Ergebnis der neuartigen bzw. weiterentwickelten Methoden anhand von Beispielen bewertet.
Aktualisiert: 2022-12-22
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Ein zentraler Punkt in der Auslegung von Windenergieanlagen ist die Verbesserung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer der Komponenten. In der vorliegenden Arbeit wird der Frage nachgegangen, inwieweit das Betriebsfestigkeitsverhalten von Windenergieanlagen-Rotorwellen mit derzeitigen Methoden vorhergesagt werden kann. Ein besonderer Fokus liegt auf der Werkstoffauswahl für diese Komponente. Dafür werden die gegenwärtig gängigen Konzepte zur Durchführung eines Betriebsfestigkeitsnachweises auf der Basis synthetischer Bauteilwöhlerlinien sowie experimenteller Werkstoffprobenwöhlerlinien mit dem Ergebnis aus sechs realen Bauteiltests an Rotorwellen verglichen. Weiterhin wird das Risswachstumsverhalten in Rotorwellen unter den Beanspruchungssituationen in Windenergieanlagen untersucht. Finite Elemente Berechnungen werden durchgeführt, um die Belastungshöhe am Prüfstand festzulegen und um die Simulationsmodelle für die Nachweisrechnung mit den Dehnungsmessstreifenergebnissen am Prüfling zu validieren. Mithilfe von Simulationen wird zudem ein Risswachstumsmodell abgeleitet, welches aus den gemessenen Oberflächendehnungen während des Versuches die Risstiefe vorhersagt. Dieses wird ebenfalls an den Versuchsergebnissen validiert und mit analytischen und numerischen Risswachstumssimulationen verglichen.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer verbesserten Anschlussgeometrie und die Schaffung einer Grundlage für die Bemessung von Holz-Holz-Verbindungen, die auf der Grundform des Zapfens bzw. der Ausklinkung basieren. Dabei soll das Versagen infolge von Querzugund Schubbeanspruchung des Holzes möglichst realitätsnah berücksichtigt werden.
Aktualisiert: 2022-12-22
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Aufgrund ihres hervorragenden Werkstoffprofils kommen technische Kunststoffe zunehmend im industriellen Bereich zum Einsatz. In der Regel liegt ein periodisches Belastungsprofil vor, sodass die Aspekte des Ermüdungsrisswachstums bei der Auslegung dieser Strukturen berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus konzentrieren sich Industrieunternehmen aufgrund der hohen Nachfrage nach individuell gefertigten Bauteilen zunehmend auf additive Fertigungsprozesse. Diese Dissertation umfasst die grundlegende Analyse des bruchmechanischen Verhaltens des technischen Kunststoffs PA12 in Abhängigkeit der Herstellungsverfahren Extrusion und additive Fertigung mit dem Ziel, eine Lebensdauerprognose für diesen Werkstoff aufzustellen. Zunächst erfolgen die Ausarbeitung einiger Methoden zur experimentellen Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte sowie weiterhin die Entwicklung eines online Risslängenmessverfahrens. Im weiteren Verlauf werden bruchmechanische Untersuchungen in Abhängigkeit der wesentlichen Betriebsfaktoren wie bspw. Herstellungsverfahren, Prüffrequenz und Prüftemperatur durchgeführt und die Ergebnisse in Form von Rissfortschrittskurven dargestellt. Auf Grundlage der experimentell gewonnenen Erkenntnisse erfolgt die Ausarbeitung einer mathematischen Methode zur erreichbaren Lebensdauer von Kunststoffwerkstoffen. Eine numerische Abbildung der Lebensdauer in Form von Risswachstumssimulationen für Normproben sowie anhand eines Anwendungsbeispiels bilden den Abschluss dieses wissenschaftlichen Beitrages.
Aktualisiert: 2020-08-13
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Das Fachbuch Ermüdungsrisse beschäftigt sich mit der Auslegung von Bauteilen nach Festigkeitskriterien sowie der Analyse von Schäden durch Risswachstum bei Belastung mit konstanter Amplitude und bei Betriebsbelastung. Die Ermittlung und Darstellung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte und -kennfunktionen wird behandelt. Selbsterklärende Abbildungen zu charakteristischen Anwendungsbeispielen aus der Praxis visualisieren überzeugend die dargestellten Sachverhalte.
Aktualisiert: 2020-03-05
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Diese Arbeit untersucht die Einsatzfähigkeit von Glaskeramiken als Fügematerial für Hochtemperaturbrennstoffzellen. Das Sinterverhalten verschiedener Glaslote wird unter Einfluss mechanischer Lasten im optischen Dilatometer untersucht. Dabei konnte ein Sinterfaktor bestimmt werden, der den Sinterfortschritt beeinflusst. Die Anhaftung der Glaslote am Interkonnektor wird im bruchmechanischen Experiment ermittelt. Glass-ceramics are used as sealant in SOFCs . Optical dilatometry is used to analyze the sintering process of different sealants under mechanical loads. A simple factor is then identified which influences the sintering behavior. A fracture mechanical experiment is used to examine the bonding between the glass-ceramic and the interconnector.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Aktualisiert: 2020-01-17
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Das Bemessungskonzept "Betriebsfestigkeit" verfolgt das Ziel, Maschinen, Fahrzeuge oder andere Konstruktionen gegen zeitlich veränderliche Betriebslasten unter Berücksichtigung ihrer Umgebungsbedingungen für eine bestimmte Nutzungsdauer zuverlässig bemessen zu können. Ingenieure, Wissenschaftler und Studenten finden in diesem Buch die experimentellen Grundlagen sowie erprobte und neuere Rechenverfahren der Betriebsfestigkeit für eine ingenieurmäßige Anwendung. Verfahren nach dem Nennspannungs-Konzept, dem Kerbgrund-Konzept und dem Bruchmechanik-Konzept werden vor ihrem theoretischen Hintergrund nach heutigem Erkenntnisstand behandelt. Der Autor zeigt auf, in welchen Grenzen die betreffenden Verfahren als verläßlich angesehen werden dürfen. Zur Dauerfestigkeit bei hohen Schwingungszahlen sowie zu Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen wurden neue Erkenntnisse eingefügt. Für den Betriebsfestigkeits-Nachweis in der Konstruktionspraxis gibt dieses Buch konkrete Hinweise.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Aktualisiert: 2023-01-31
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Aktualisiert: 2022-03-11
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Aktualisiert: 2023-04-02
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Für die Gewährleistung der technischen Sicherheit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit technischer Konstruktionen (Bauteile, Anlagen) spielt die bruchmechanische Bewertung von rissartigen Fehlern eine zunehmende Rolle. Um die Beanspruchungssituation an Rissen zu berechnen, werden heutzutage in verstärktem Maße numerische Methoden wie die FEM eingesetzt. Das vorliegende Fachbuch stellt die wesentlichen bruchmechanischen Konzepte vor, vermittelt schwerpunktmäßig die speziellen Techniken zur FEM-Analyse von Rissproblemen, die bisher nur Spezialisten vorbehalten waren, und gibt anhand zahlreicher Beispiele effektive Anleitung zur Lösung praktischer Aufgaben. Das Buch richtet sich an Studenten im Hauptstudium, Doktoranden und Ingenieure aus dem Maschinenbau, Bauingenieurwesen, Werkstoffwissenschaften sowie Luft- und Raumfahrt, die auf den Gebieten Technische Mechanik, Festigkeitsnachweis, sicherheitstechnische Bewertung, Bruchmechanik und Werkstofftechnik tätig sind.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2022-08-17
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Metalle und Legierungen werden in der technischen Praxis als Konstruktionswerkstoffe für Bauteile eingesetzt, die im Betrieb eine Wechselbeanspruchung erfahren. Als Folge dieser Beanspruchung laufen mikrostrukturelle Veränderungen ab, die sich makroskopisch im Wechselverformungsverhalten äußern und letztlich das Versagen des Bauteils verursachen können. Im vorliegenden Buch wird das zyklische Spannungs-Dehnungs-Verhalten metallischer Werkstoffe auf der Grundlage der mikrostrukturellen Vorgänge in wissenschaftlicher und gleichzeitig lehrbuchartiger Form behandelt. Die Einbeziehung der Mikrostruktur bei dieser Betrachtung dient dabei nicht nur zur Vertiefung des Verständnisses, sondern hat darüber hinaus das Ziel, ausgehend von einfachen Laborexperimenten, auf das Verformungsverhalten unter den meist komplexen Bedingungen des technischen Einsatzes schließen zu können. Es wird gezeigt, daß aufgrund der räumlichen Heterogenität der plastischen Verformung Vielkomponentenmodelle zur Beschreibung des zyklischen Verformungsverhaltens physikalisch gerechtfertigt sind. Die statistische Behandlung zweier einfacher Modelle liefert mathematische Beziehungen, die es erlauben, eine quantitative Modellierung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufes durchzuführen. Die Voraussetzungen, der Anwendungsbereich und Erweiterungsmöglichkeiten dieser Modellierung werden dargestellt.
Aktualisiert: 2022-03-10
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Das Fachbuch Ermüdungsrisse beschäftigt sich mit der Auslegung von Bauteilen nach Festigkeitskriterien sowie der Analyse von Schäden durch Risswachstum bei Belastung mit konstanter Amplitude und bei Betriebsbelastung. Die Ermittlung und Darstellung bruchmechanischer Werkstoffkennwerte und -kennfunktionen wird behandelt. Selbsterklärende Abbildungen zu charakteristischen Anwendungsbeispielen aus der Praxis visualisieren überzeugend die dargestellten Sachverhalte.
Aktualisiert: 2023-03-14
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