Open Access

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Beantwortung der Frage, wie sich eine individuelle Fußbettung auf die Druckverteilung im Fuß und das körperliche Wohlbefinden im Allgemeinen auswirkt. Zu Anfang stehen die Nullhypothesen, dass durch eine solche Einlage keine Veränderungen in der Druckverteilung zu erwarten sind. Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurde eine experimentelle interventionelle Pilotstudie mit einer Kohorte von neun Probanden ohne orthopädische Probleme durchgeführt, die alle eine individuelle Schuheinlage erhielten. Die plantare Druckverteilung im Schuh wurde einmal ohne und einmal mit der Einlage sowohl statisch als auch dynamisch erfasst. Die Ergebnisse wurden anschließend verglichen. Die dynamische Datenerfassung beinhaltete die folgenden Konditionen: geradeaus Gehen, Gehen im Kreis (links- und rechtsherum), Stehen und der Transfer einer Kiste mit sich drehendem Oberkörper. Gleichzeitig wurde das Wohlbefinden der Probanden mit verschiedenen Fragebögen erfasst. Die Anwendung einer individuellen Einlage zeigte im Bereich des medialen Mittelfußes einen Druckanstieg von über 100%, der Rückfuß wurde während des Stehens und Gehens entlastet. Der Vorfuß wurde während des Stehens teilweise mehr belastet. Diese Veränderungen können unter Umständen auf das Einführen der Längsgewölbestütze in der Einlage zurückgeführt werden. Die Auswertung der Fragebögen zu dieser Studie ergab, dass sich speziell für die Füße das Wohlbefinden leicht zum Schlechteren änderte, andere Bereiche, welche in den Fragebögen eruiert wurden, zeigten keine nennenswerten Veränderungen auf. Daraus wird geschlossen, dass eine Schuheinlage die Druckverteilung in der Fußsohle stark verändern kann. Weiterführende Studien könnten den Einfluss der Einlage im Allgemeinen und der Wirkungsweise einer Längsgewölbestütze im Besonderen mit kinematischen Daten weiter belegen. Längerfristige Studien könnten die Langzeitwirkung von Einlagen auf das Wohlbefinden genauer erforschen.

Turbocharger housings in internal combustion engines are subjected to severe mechanical and thermal cyclic loads throughout their life-time or during engine testing. The combination of thermal transients and mechanical load cycling results in a complex evolution of damage, leading to thermo-mechanical fatigue (TMF) of the material. For the computational TMF life assessment of high temperature components, the DTMF model can provide reliable TMF life predictions. The model is based on a short fatigue crack growth law and uses local finite-element (FE) results to predict the number of cycles to failure for a technical crack. In engine applications, it is nowadays often acceptable to have short cracks as long as they do not propagate and cause loss of function of the component. Thus, it is necessary to predict not only potential crack locations and the corresponding number of cycles for a technical crack, but also to determine subsequent crack growth or even a possible crack arrest. In this work, a method is proposed that allows the simulation of TMF crack growth in high temperature components using FE simulations and non-linear fracture mechanics (NLFM). A NLFM based crack growth simulation method is described. This method starts with the FE analysis of a component. In this paper, the method is demonstrated for an automotive turbocharger housing subjected to TMF loading. A transient elastic-viscoplastic FE analysis is used to simulate four heating and cooling cycles of an engine test. The stresses, inelastic strains, and temperature histories from the FEA are then used to perform TMF life predictions using the standard DTMF model. The crack position and the crack plane of critical hotspots are then identified. Simulated cracks are inserted at the hotspots. For the model demonstrated, cracks were inserted at two hotspot locations. The ΔJ integral is computed as a fracture mechanics parameter at each point along the crack-front, and the crack extension of each point is then evaluated, allowing the crack to grow iteratively. The paper concludes with a comparison of the crack growth curves for both hotspots with experimental results.

One of the main problematics of the seals tests is the time and money consuming they are. Up to now, there are few tries to do a digitalisation of a test where the seals behaviour can be known. This work aims to digitally reproduce a seal test to extract their behaviour when working under different operation conditions to see their impact on the pimp’s efficiency. In this thesis, due to the Lomaking effect, the leakage and the forces applied on the stator will be the base of analysis. First of all, among all the literature available for very different kind of seals and inner patterns, it has been chosen the most appropriate and precise data. The data chosen is “Test results for liquid Damper Seals using a Round-Hole Roughness Pattern for the Stator” from Fayolle, P. and “Static and Rotordynamic Characteristics of Liquid Annular Seals with Circumferentially/Grooved Stator and Smooth Rotor using three levels of circumferential Inlet-Fluid” from Torres J.M. From the literature, dimensions of the test rig and the seals will be extracted to model them into a 3D CAD software. With the 3D CAD digitalisation, the fluid volumes for a rotor-centred position, meaning without eccentricity, will be extracted, and used. The following components have been modelled: - Smooth Annular Liquid Seal (Grooved Rotor) - Grooved Annular Liquid Seal (Smooth Rotor) - Round-Hole Pattern Annular Liquid Seal (𝐻𝑑=2 𝑚𝑚) (Smooth Rotor) - Straight Honeycomb Annular Liquid Seal (Smooth Rotor) - Convergent Honeycomb Annular Liquid Seal (Smooth Rotor) - Smooth Rotor / Smooth Annular Liquid Seal (Smooth Rotor) As there is just one test rig, all the components have been adapted to the different dimensions of the seals by referencing some measures. This allows to test any seal with the same test rig. Afterwards a CFD simulation that will be used to obtain leakage and stator forces. The parameters that will be changed are the rotational velocity of the fluid (2000 rpm, 4000 rpm, and 6000 rpm) and the pressure drop (2,068 bar, 4,137 bar, 6,205 bar, and 8,274 bar). Those results will be compared to the literature ones, and they will determine if digitalisation can be validated or not. Even though the relative error is higher than 5% but the tendency is the same and it is thought that by changing some parameters the test results can be even closer to the literature ones.

In this paper, the performance of different continuous-time and discrete-time models of the electrical subsystem of induction machines and permanent-magnet synchronous machines as well as methods based on them for decoupling the direct and quadrature axis components of the stator current are investigated and compared. The focus here is on inverter-fed, pulse width modulated drives when operated with a relatively large product of stator frequency and sampling time, where significant differences between the models and decoupling methods used come to light. Recommendations for a discrete-time model to be used uniformly in the future are made, as well as statements on whether feedforward or feedback decoupling structures are better suited and whether state controllers improve decoupling measures for very steep speed ramps. Simulation studies and measurement results support the statements made above.

Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) hat einen festen Platz im deutschen Bildungssystem gefunden. BNE setzt sich die Ziele, Lernende zu informierten und verantwortungsbewussten Konsumenten zu befähigen sowie sie darauf vorzubereiten und das eigene Verhalten sowie das Verhalten anderer kritisch zu reflektieren. Der Nachhaltigkeitsbegriff von BNE orientiert sich hierbei an den drei Perspektiven, Soziales, Ökonomisches und Ökologisches, und an deren Wechselwirkungen untereinander. Um Lernenden Nachhaltigkeitsthemen nach der Definition von BNE zu vermitteln, bieten sich Photovoltaik-Systeme (PV), vor allem in Off-Grid-Ausführungen, an, da sie aufgrund ihrer Eigenschaften als erneuerbare Energieerzeuger einen rücksichtsvolleren Umgang mit den vorhandenen Ressourcen fordern, Reflexion des eigenen Verhaltens anregen und sich in verschiedenen Situationen unter den drei Perspektiven der Nachhaltigkeit betrachten lassen. Für eine Projektarbeit an allgemeinbildenden sowie beruflichen Schulen wurde außerhalb dieser Arbeit ein Off-Grid-PV-System entworfen, anhand dessen Lernende Fragestellungen der elektrischen Energieerzeugung aus Sonneneinstrahlung sowie allgemeine Nachhaltigkeitsthemen erforschen. Das didaktische Konzept zur Begleitung des PV-Systems wurde anhand von den Anforderungen der BNE entwickelt und gliedert sich in die Bereiche einleitende Workshops, Lern- und Arbeitsmaterial, weiterführendes Material sowie einen abschließenden Workshop zur Reflexion des erlernten. Die getroffenen Entscheidungen im Bereich der Technik sowie des Lehr-Lern-Materials werden jeweils didaktisch begründet.