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Der vorliegene Beitrag beschreibt erste Untersuchungsergebnisse mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Ermittlung der Kennwerte des bezogenen Spannungsgefälles beim linear-elastischen Werkstoffverhalten für die nach DIN 5480 genormten Zahnwellen mit freiem Auslauf bei Torsion, Biegung und Zug/Druck. Für die Bestimmung von Zwischen-werten werden analytische Näherungsgleichungen aufgestellt.
Konstrukteure im Maschinenbau stehen häufig vor der Problemstellung, hochfest vorgespannte Schraubenverbindungen und einen durchgehenden Korrosionsschutz zu vereinen. Die Normen und Richtlinien bieten hierzu Stand heute keine ausreichenden Antworten. Die Hochschule Offenburg befasst sich im Rahmen einer industriellen Gemeinschaftsforschung mit der Fragestellung, welchen Einfluss organische Beschichtungen auf die Vorspannkraft insbesondere bei erhöhten Umgebungstemperaturen haben. In dieser Arbeit werden die ersten Ergebnisse zum Einfluss der Einzelschichtstärke des Beschichtungssystems präsentiert.
Höchste Korrosionsschutzanforderungen sind für bestimmte technische Produkte insbesondere im Offshore Anwendungsbereich, nach ISO 20340, zwingend zu erfüllen, um deren Funktion und Betriebssicherheit dauerhaft gewährleisten zu können. Bis heute werden viele dieser Produkte am Ende ihrer Wertschöpfungskette nass überlackiert, mit einer kompletten Kunststoffhaut, der Korrosionsschutz-Lackschicht, überzogen. Diese Lackierung ist unter anderem deshalb erforderlich, weil es im klassischen Maschinenbau, insbesondere in der Antriebstechnik, viele mechanische Schnittstellen gibt, die vor der endgültigen Produktmontage quasi metallisch blank bleiben müssen, um den erforderlichen und definierten geometrischen Oberflächenzustand nach Form und Lage als Pass- und Fügefläche zu gewährleisten. Eine dieser mechanischen Schnittstellen sind Schraubenverbindungen. Mit dem derzeit gültigen Regelwerk ist die Berechnung einer Schraubenverbindung mit Lackschichten in den Trennfugen oder auf der Kopf- und Mutternauflagefläche nicht möglich, da lackierte Bauteile in der derzeit geltenden VDI-Richtlinie 2230 nicht berücksichtigt sind. Nach einem Praxisbericht anhand von Stellantrieben für Industriearmaturen über deren Umstellung von Nasslackierung des Gesamtproduktes auf Pulverbeschichtung von Einzelteilen wird die experimentelle Validierung der Betriebs- und Funktionssicherheit von Schraubenverbindungen mit lackierten Bauteilen vorgestellt. Daraus resultierend wurde im März 2014 an der Hochschule Offenburg ein Forschungsprojekt gestartet, dessen Ziel es ist für die oben genannte Problemstellung einen systematischen Lösungsansatz zu erarbeiten. Künftig soll es Entwicklungsingenieuren und Konstrukteuren bereits in der Phase von Entwicklung und Konstruktion möglich sein Schraubenverbindungen mit lackierten Bauteilen zuverlässig zu berechnen und auszulegen oder diese in der Prototypenphase zuverlässig zu testen. Die letzten beiden Abschnitte geben den Lösungsansatz und den aktuellen Stand der Forschung wider.
Three real-lab trigeneration microgrids are investigated in non-residential environments (educational, office/administrational, companies/production) with a special focus on domain-specific load characteristics. For accurate load forecasting on such a local level, à priori information on scheduled events have been combined with statistical insight from historical load data (capturing information on not explicitly-known consumer behavior). The load forecasts are then used as data input for (predictive) energy management systems that are implemented in the trigeneration microgrids. In real-world applications, these energy management systems must especially be able to carry out a number of safety and maintenance operations on components such as the battery (e.g. gassing) or CHP unit (e.g. regular test runs). Therefore, energy management systems should combine heuristics with advanced predictive optimization methods. Reducing the effort in IT infrastructure the main and safety relevant management process steps are done on site using a Smart & Local Energy Controller (SLEC) assisted by locally measured signals or operator given information as default and external inputs for any advanced optimization. Heuristic aspects for local fine adjustment of energy flows are presented.
HiSiMo cast irons are frequently used as material for high temperature components in engines as e.g. exhaust manifolds and turbo chargers. These components must withstand severe cyclic mechanical and thermal loads throughout their life cycle. The combination of thermal transients with mechanical load cycles results in a complex evolution of damage, leading to thermomechanical fatigue (TMF) of the material and, after a certain number of loading cycles, to failure of the component. In Part I of the paper, a fracture mechanics model for TMF life prediction was developed based on results of uniaxial tests. In this paper (Part II), the model is formulated for three-dimensional stress states, so that it can be applied in a post-processing step of a finite-element analysis. To obtain reliable stresses and (time dependent plastic) strains in the finite-element calculation, a time and temperature dependent plasticity model is applied which takes non-linear kinematic hardening into account. The material properties of the model are identified from the results of the uniaxial test. The plasticity model and the TMF life model are applied to assess the lifetime of an exhaust manifold.
HiSiMo cast irons are frequently used as material for high temperature components in engines as e.g. exhaust manifolds and turbo chargers. These components must withstand severe cyclic mechanical and thermal loads throughout their service life. The combination of thermal transients with mechanical load cycles results in a complex evolution of damage, leading to thermomechanical fatigue (TMF) of the material and, after a certain number of loading cycles, to failure of the component. In this paper (Part I), the low-cycle fatigue (LCF) and TMF properties of HiSiMo are investigated in uniaxial tests and the damage mechanisms are addressed. On the basis of the experimental results a fatigue life model is developed which is based on elastic, plastic and creep fracture mechanics results of short cracks, so that time and temperature dependent effects on damage are taken into account. The model can be used to estimate the fatigue life of components by means of finite-element calculations (Part II of the paper).
HPTLC (High Performance Thin Layer Chromatography) is a well known and versatile separation method which shows many advantages when compared to other separation techniques. The method is fast and inexpensive and does not need time-consuming pretreatments. For visualisation of the sample distribution on a HPTLC-plate we developed a new and sturdy HPTLC-scanner. The scanner allows simultaneous registrations of spectra in a range from 198 nm to 612 nm with a spectral resolution of better than 0.8 nm. The on-plate spatial resolution is better than 160 μm. The measurement of 450 spectra in one separation track does not need more than two minutes. The new diode-array scanner offers a fast survey over a TLC-separation and makes various chemometric applications possible. For compound identification a cross-correlation function is described to compare UV sample spectra with appropriate library data. The cross-correlation function herein described can also be used for purity testing. Unresolved peaks can be virtually separated by use of a least squares fit algorithm. In summary, the diode arry system delivers much more information than the commonly used TLC-scanner.