Aktualisiert: 2023-06-15
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Oberflächenspannung und Randkontaktwinkel
Schlüsselwort: Mikromechanik
Oberflächenspannung und Randkontaktwinkel
Mechanik – Mikromechanik – Nanomechanik
Um das mechanische Verhalten von Werkstoffen einerseits besser zu verstehen und andererseits gezielt verbessern zu können, müssen die Prozesse und Mechanismen, die bei mechanischer Belastung im Material in Abhängigkeit von den Materialstrukturen ablaufen (die sog. „Struktur- Eigenschafts-Korrelationen“), bekannt sein. Grundlegend sind die Prozesse auf mikro- und nanoskopischer Größenebene, d.h. im Größenbereich von 0,1 mm bis herab zu 0,1 nm (d.h. sog. Mikro- und Nanomechanik). Der Autor charakterisiert anschaulich diese mikro- und nanomechanischen Mechanismen mit aussagefähigen Schemata und Bildern auf der Grundlage hauptsächlich von elektronenmikroskopischen Analysen. Neben allgemeingültigen Prozessen und Mechanismen wird auch auf materialspezifische Effekte (z.B. Crazes, Chevrons, Dünnschichtfließen) eingegangen.
Aktualisiert: 2023-05-25
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Mechanik – Mikromechanik – Nanomechanik
Um das mechanische Verhalten von Werkstoffen einerseits besser zu verstehen und andererseits gezielt verbessern zu können, müssen die Prozesse und Mechanismen, die bei mechanischer Belastung im Material in Abhängigkeit von den Materialstrukturen ablaufen (die sog. „Struktur- Eigenschafts-Korrelationen“), bekannt sein. Grundlegend sind die Prozesse auf mikro- und nanoskopischer Größenebene, d.h. im Größenbereich von 0,1 mm bis herab zu 0,1 nm (d.h. sog. Mikro- und Nanomechanik). Der Autor charakterisiert anschaulich diese mikro- und nanomechanischen Mechanismen mit aussagefähigen Schemata und Bildern auf der Grundlage hauptsächlich von elektronenmikroskopischen Analysen. Neben allgemeingültigen Prozessen und Mechanismen wird auch auf materialspezifische Effekte (z.B. Crazes, Chevrons, Dünnschichtfließen) eingegangen.
Aktualisiert: 2023-05-25
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Mechanik – Mikromechanik – Nanomechanik
Um das mechanische Verhalten von Werkstoffen einerseits besser zu verstehen und andererseits gezielt verbessern zu können, müssen die Prozesse und Mechanismen, die bei mechanischer Belastung im Material in Abhängigkeit von den Materialstrukturen ablaufen (die sog. „Struktur- Eigenschafts-Korrelationen“), bekannt sein. Grundlegend sind die Prozesse auf mikro- und nanoskopischer Größenebene, d.h. im Größenbereich von 0,1 mm bis herab zu 0,1 nm (d.h. sog. Mikro- und Nanomechanik). Der Autor charakterisiert anschaulich diese mikro- und nanomechanischen Mechanismen mit aussagefähigen Schemata und Bildern auf der Grundlage hauptsächlich von elektronenmikroskopischen Analysen. Neben allgemeingültigen Prozessen und Mechanismen wird auch auf materialspezifische Effekte (z.B. Crazes, Chevrons, Dünnschichtfließen) eingegangen.
Aktualisiert: 2023-04-25
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Mechanik – Mikromechanik – Nanomechanik
Um das mechanische Verhalten von Werkstoffen einerseits besser zu verstehen und andererseits gezielt verbessern zu können, müssen die Prozesse und Mechanismen, die bei mechanischer Belastung im Material in Abhängigkeit von den Materialstrukturen ablaufen (die sog. „Struktur- Eigenschafts-Korrelationen“), bekannt sein. Grundlegend sind die Prozesse auf mikro- und nanoskopischer Größenebene, d.h. im Größenbereich von 0,1 mm bis herab zu 0,1 nm (d.h. sog. Mikro- und Nanomechanik). Der Autor charakterisiert anschaulich diese mikro- und nanomechanischen Mechanismen mit aussagefähigen Schemata und Bildern auf der Grundlage hauptsächlich von elektronenmikroskopischen Analysen. Neben allgemeingültigen Prozessen und Mechanismen wird auch auf materialspezifische Effekte (z.B. Crazes, Chevrons, Dünnschichtfließen) eingegangen.
Aktualisiert: 2023-04-25
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Einfluss der Graphitmorphologie auf die Langzeitfestigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit
In Windenergieanlagen ist eine Vielzahl gegossener Strukturbauteile verbaut. Hohe Innovationspotentiale folgen einerseits aus dem Einsatz neuer Werkstoffe und andererseits aus der Nutzung von Festigkeitsgradienten im Bauteil, die aus der Mikrostruktur des Werkstoffes resultieren. Die vorliegende Arbeit untersucht deshalb den Einfluss der Graphitmorphologie auf die Langzeitfestigkeit von hochsiliziumlegiertem Gusseisen mit Kugelgraphit (Si-GJS). Die Werkstoffe EN-GJS-500-14 und EN-GJS-600-10 werden in Wöhlerversuchen charakterisiert. Im Ergebnis reduziert sich die gemessene Langzeitfestigkeit mit abnehmender Nodularität. Die dafür verantwortlichen Rissinitiierungsmechanismen werden hochauflösend untersucht. Demnach steht die Art der Rissinitiierung in direktem Zusammenhang mit der Graphitmorphologie. Die experimentell ermittelten Erkenntnisse fließen in den Aufbau eines Finite-Elemente-Modells ein, das direkt aus Schliffbildern von Si-GJS aufgebaut wird, indem die Geometrie des ausgeschiedenen Graphits mit B-Splines approximiert wird. Die Langzeitfestigkeit wird dann mit einer Einspielanalyse vorhergesagt. Die Modellparameter werden anhand von in-situ Zugversuchen kalibriert. Simulationsstudien an synthetisch erzeugten Gefügen zeigen, dass mit der so genannten Nodularität bereits ein geeigneter qualitativer Parameter zur Bewertung des Einflusses der Graphitmorphologie auf die Langzeitfestigkeit zur Verfügung steht. Darüber hinaus werden Einspielanalysen mit experimentell gemessenen Langzeitfestigkeiten von Si-GJS verglichen. Die Resultate sind in guter Übereinstimmung. Durch die vereinfachte Modellierung auf der Basis metallographischer Schliffe lässt sich ein industrieller Nutzen für Bauteilauslegung, Qualitätssicherung und Vorhersage der Langzeitfestigkeit ableiten.
Aktualisiert: 2022-06-27
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Mikromechanische Versagensmodellierung langfaserverstärkter Verbundwerkstoffe
Das Ziel dieser Arbeit ist die Modellbildung und numerische Berechnung der Mikrorissentstehung und -ausbreitung in langfaserverst¨arkten Verbundwerkstoffen und des damit einhergehenden makroskopischen Zwischenfaserversagens. Die daf¨ur auf Mikroebene verantwortlichen Mechanismen der Faser-Matrix-Ablösung und der Matrixschädigung sollen in der Einheitszelle mit der Interelement-Crack-Method abgebildet werden.
Aktualisiert: 2022-12-22
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Mikromechanische Untersuchungen von Nickel‐ und Kobaltbasis‐Superlegierungen bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen
Das Ziel dieser Arbeit war es, mithilfe von mikromechanischen Methoden ein besseres Verständnis über mikrostrukturelle Inhomogenitäten und den Auswirkungen von Legierungselementen auf die mechanischen Eigenschaften von Nickel- und Kobaltbasis-Superlegierungen zu erlangen. Gerade bei Superlegierungen sind mikrostrukturelle Inhomogenitäten auf unterschiedlichen Längenskalen zu finden. Somit bestimmen beispielsweise Gusssegregationen, Korngrenzen, die γ und γʹ-Phasen, und auch weitere Phasen wie Boride maßgeblich die mechanischen Eigenschaften.
Moderne mikromechanische Methoden erlauben die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften auf den unterschiedlichsten Längenskalen von Superlegierungen. Mikrostrukturelle Bestandteile, wie etwa einzelne γʹ-Ausscheidungen, können sogar bis in den Nanometerbereich mechanisch charakterisiert werden. Ein Fokus dieser Arbeit lag auf der Charakterisierung von Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, die möglichst nah an den Einsatztemperaturen liegen. In der vorliegenden Arbeit konnten bei Temperaturen von bis zu 785 °C zuverlässige Daten bestimmt werden. Eng gekoppelt mit den lokalen mechanischen Tests ist die mikrostrukturelle Charakterisierung, um Rückschlüsse auf das zugrunde liegende Verformungsverhalten zu ziehen.
Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse können daher für eine weitere Legierungsentwicklung und Optimierung dienen, um die Einsatztemperaturen von Nickelbasis-Superlegierungen weiter zu erhöhen, und Kobaltbasis-Superlegierungen einen Schritt weiter in Richtung Anwendung zu bringen.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Ausgewählte Kapitel aus der Physik
Halbleiter-Technologie
"Der Autor wendet sich mit diesem Buch an Leser, die Halbleiterkomponenten herstellen wollen. Er versucht einen Mittelweg zu nehmen, indem er sich auf grundlegende Theorien abstützt, aber auch technologische Prozesse beschreibt. Auch Schwierigkeiten, die entstehen, wenn neu entwickelte Technologien in die Produktion übergeführt werden müssen, verschweigt er nicht. ..." # # "... Dem Autor dieses Buches ist es gelungen, sowohl die grundlegenden Theorien als auch die technologischen Prozesse und Verfahren in einer lebendigen und eindrucksvollen Art zu behandeln. Das Buch wird viele Freunde finden." ## "Das Buch schließt eine Lücke in der deutschsprachigen Literatur, die von Lehrenden und Lernenden und sicher auch von Praktikern stark empfunden wurde. Der Versuch des Verfassers, sich bei der Beschreibung der technologischen Prozesse nicht in Einzelheiten zu verlieren, vielmehr das Grundsätzliche herauszustellen und auch theoretisch abzustützen, darf als geglückt bezeichnet werden..." # #
Aktualisiert: 2022-02-23
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Technologien für Mikrosysteme
Der Trend zur Verkleinerung technischer Produkte hält nun schon seit vielen Jahren an - der Weg von den Großrechnern früherer Tage über Tischrechner bis zu den Notebooks und Palmtops von heute, der Fernseher im Streichholzschachtelformat und CD-Plattenspieler, die bequem in Rock- und Hosentaschen Platz finden, sind nur einige Beispiele für diese Entwicklung. Zur Realisierung dieser Produkte mußten mechanische Komponenten wie Steckverbindungen oder Antriebe, optische und optoelektronische Kompo nenten wie Linsen oder Laser genauso miniaturisiert werden wie die mikroelektronischen Bauelemente. Die Integration solcher Komponenten zu einem System verlangte darüberhinaus nach ganz neuen Wegen in der Fertigungstechnik. Der gesamte Entwicklungsprozeß war nicht nur mit Investitionen in neuartige Maschinen und Anlagen verbunden, sondern auch mit einer ständigen Weiterbildung der Mitarbeiter. Der Trend zur Miniaturisierung ist bis heute ungebrochen und greift längst über die augenfälligen Beispiele der genannten Art hinaus. Von der Autoelektronik bis zur minimal-invasiven Chirurgie, von der Sicher heitstechnik in Gebäuden bis zum Hörgerät - miniaturisierte technische Geräte sind dabei, alte Probleme besser zu lösen oder bisher unlösbare lösbar zu machen. Besondere Beachtung werden dabei in Zukunft die viel faltigen Möglichkeiten zur Material- und Energieeinsparung finden.
Aktualisiert: 2022-06-04
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Mechanik elastischer Körper und Strukturen
Das Lehrbuch bietet eine kompakte und prägnante Darstellung der Mechanik elastischer Körper und Strukturen. Es beschränkt die Stofffülle auf das Wesentliche, schlägt aber auch Brücken zu Spezialdisziplinen Struktur- und Festkörpermechanik und zur immer wichtiger werdenden Computer-orientierten Mechanik. Nach einer Einführung in die Grundlagen werden ebene Probleme, räumliche Probleme, Variations- und Energieprinzipien behandelt. Weitere Kapitel gehen auf die Mechanik von Platten, Rotationsschalen und ebenen Laminaten ein. Ein Buch für Studenten des Maschinenbaus und Bauingenieurwesens an Universitäten und Fachhochschulen ebenso wie für Fachleute und Praktiker in Industrie und Forschung.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Elektromechanische Systeme
Elektromechanische Systeme, bestehend aus wechselwirkenden elektrischen, mechanischen und akustischen Teilsystemen gewinnen im Präzisionsgerätebau, in der Sensor- und Aktortechnik, der Elektroakustik sowie in der Medizintechnik eine immer größere Bedeutung. Durch die Anwendung der Silizium-Mikromechanik nimmt ihre Verbreitung in Form von integrierten Mikrosystemen weiter zu. Die Vermittlung einer anschaulichen, ingenieurmäßigen Entwurfsmethode für elektromechanische Systeme auf der Grundlage einer schaltungstechnischen Darstellung ist das Hauptanliegen des Lehrbuches. Es ermöglicht dem Studierenden sowie dem in der Praxis tätigen Elektroingenieur einen raschen Einstieg in die für ihn zunächst fremden mechanischen, akustischen, hydraulischen und thermischen Problemstellungen durch die Anwendung seines schaltungstechnischen Grundwissens. Aber auch umgekehrt eröffnet es dem Nicht-Elektrotechniker den Zugang zu den übersichtlichen und komfortablen Methoden der Netzwerktheorie.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Faser-Kunststoff-Verbund
Bruchmechanik
Sensoren in Wissenschaft und Technik
Zur Messung von physikalischen, chemischen und biologischen Größen werden Sensoren eingesetzt. Das Buch bietet einen umfassenden Überblick über physikalische Grundlagen, Funktionen und Applikationen von Sensoren. Es ist nach den Aufgabenfeldern von Sensoren gegliedert und zeigt anhand typischer Einsatzbeispiele anschaulich deren Anwendung. Sensorisch erfassbare Messgrößen sind z.B. mechanische, dynamische, thermische sowie elektrische und magnetische. Weiterhin werden auch optische und akustische Sensoren in deren Anwendung im Buch detailliert behandelt. Die Sensor-Signale werden aufgenommen, weiterverarbeitet und in Steuersignale für Aktoren umgewandelt. Solche Sensorsysteme werden ebenfalls vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Bruchmechanik
Bruchmechanik
Oberflächenspannung und Randkontaktwinkel
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