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Hot working tools are subjected to complex thermal and mechanical loads during service. Locally, the stresses can exceed the material’s yield strength in highly loaded areas. During production, this causes cyclic plastic deformation and thus thermomechanical fatigue, which can significantly shorten the lifetime of hot working tools. To sustain this high loads, the hot working tools are typically made of tempered martensitic hot work tool steels. While the annealing temperatures of the tool steels usually lie in the range of 400 to 600 °C, the steels may experience even higher temperatures during hot working, resulting in softening of the material due to changes in microstructure. Therefore, the temperature-dependent cyclic mechanical properties of the frequently used hot work tool steel 1.2367 (X38CrMoV5-3) after tempering are investigated in this work. To this end, hardness measurements are performed. Furthermore, the Institute of Forming Technology and Machines (IFUM) provides test results from cyclic tests at temperatures ranging from 20 °C (room temperature) to 650 °C. To describe the observed time- and temperature-dependent softening during tempering, a kinetic model for the evolution of the mean size of secondary carbides based on Ostwald ripening is developed. In addition, both mechanism-based and phenomenological relationships for the cyclic mechanical properties of the Ramberg- Osgood model depending on carbide size and temperature are proposed. The stress-strain hysteresis loops measured at different temperatures and after different heat treatments can be well described with the proposed kinetic and mechanical model. Furthermore, the model is suitable for integration in advanced mechanism-based lifetime models. However, since the Ramberg-Osgood model is not suitable for finite element implementation, a temperature-dependent incremental cyclic plasticity model is presented as well. Thus, softening due to particle coarsening can be applied in the finite element method (FEM). Therefore, a kinetic model is coupled with a cyclic plasticity model including kinematic hardening. The plasticity model is implemented via subroutines in the finite element program ABAQUS for implicit integration (subroutine called UMAT) and explicit integration (subroutine called VUMAT). The implemented model is used for the simulation of an exemplary hot working process to assess the effects of softening due to particle coarsening. It shows that the thermal softening at high temperatures, which occur over a long time at a mechanically highly loaded area, has a great influence. If this influence is not considered in tool design, an unexpected tool failure might occur bringing the production to a standstill.
Bei der Auslegung von geschraubten Stirnplattenstößen mit elastomerer Trennschicht dürfen gemäß Eurocode 3 lediglich die Flansche für eine Übertragung der Schnittgrößen berücksichtigt werden. Unsere Untersuchungen zeigen, dass auch die Stege für eine Bemessung herangezogen werden sollten. Sie tragen zu einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung im Elastomerlager bei und erlauben somit höhere Belastungen bei gleichbleibenden Abmessungen.
Basis der FE-Analysen sind ein- und zweiachsige Zug- und Druckversuche, die das komplexe Materialverhalten der elastomeren Trennschicht erfassen. Die Übereinstimmung von Messung und Simulation ist sehr gut, was insbesondere auf das verwendete Materialgesetz zurückzuführen ist: ein nicht-linear viskoelastischer Ansatz in Kombination mit dem hyperelastischen Marlow-Modell.
Es hat sich herausgestellt, dass der Reibungskoeffizient und die Querkontraktionszahl des Elastomerlagers maßgeblich das Tragverhalten der geschraubten Stirnplattenstöße beeinflussen.
Many sectors, like finance, medicine, manufacturing, and education, use blockchain applications to profit from the unique bundle of characteristics of this technology. Blockchain technology (BT) promises benefits in trustability, collaboration, organization, identification, credibility, and transparency. In this paper, we conduct an analysis in which we show how open science can benefit from this technology and its properties. For this, we determined the requirements of an open science ecosystem and compared them with the characteristics of BT to prove that the technology suits as an infrastructure. We also review literature and promising blockchain-based projects for open science to describe the current research situation. To this end, we examine the projects in particular for their relevance and contribution to open science and categorize them afterwards according to their primary purpose. Several of them already provide functionalities that can have a positive impact on current research workflows. So, BT offers promising possibilities for its use in science, but why is it then not used on a large-scale in that area? To answer this question, we point out various shortcomings, challenges, unanswered questions, and research potentials that we found in the literature and identified during our analysis. These topics shall serve as starting points for future research to foster the BT for open science and beyond, especially in the long-term.
Grundlagen der Organisation
(2019)
Eine betriebswirtschaftliche Theorie der Organisationsgestaltung hat Strukturmodelle zu entwickeln, die als Grundlage für Organisationsentscheidungen des Managements geeignet sind. Es geht dabei um die Bewältigung der elementaren Anforderungen, die bei interpersoneller Arbeitsteilung zwangsläufig durch die Trennung zusammenhängender Aufgabenkomplexe und die Einbeziehung einer Mehrzahl von Personen mit jeweils individuellen Zielen entstehen. Bei der Verfolgung dieses Anliegens orientiert sich auch die Neuauflage der "Grundlagen der Organisation" unverändert am bewährten entscheidungstheoretischen Konzept der Organisationsgestaltung, das einen fundierten anwendungsbezogen Zugang zum Verständnis und zur Lösung komplexer Organisationsprobleme eröffnet.
Synergieprognosen spielen bei der Begründung von Unternehmensübernahmen regelmäßig eine wichtige Rolle. Da diese Prognosen unsicher sind, bedürfen sie einer fundierten Beurteilung, was wiederum eine offene Diskussion innerhalb von Vorstand und Aufsichtsrat voraussetzt. Solche Diskussionen sind jedoch keine Selbstverständlichkeit, da Gruppen dazu neigen, problematische Entscheidungsaspekte nicht angemessen zu würdigen. Mit dem Tornado-Diagramm wird ein Instrument vorgestellt, das diesem Effekt entgegenwirkt und die Entscheider dazu motiviert, auch ungünstige Synergieprognosen zu diskutieren. Auf diese Weise kann die Übernahmeentscheidung auf eine bessere Informationsgrundlage gestellt werden.
Mathematik 2 Beweisaufgaben
(2019)
Der zweite Band der Beweisaufgabensammlung richtet sich an angehende Ingenieure und Naturwissenschaftler, die die im Rahmen einer Mathematik 2-Vorlesung behandelten Formeln nicht nur anwenden, sondern selbst herleiten wollen. Bei der Zusammenstellung des Inhalts wurde großer Wert auf Vollständigkeit gelegt, weshalb sich die Beweise hinsichtlich Umfang und Schwierigkeitsgrad mitunter sehr deutlich voneinander unterscheiden. Um die Herleitung der auf Lern- und Klausur-Formelsammlung aufgeteilten mathematischen Gleichungen und Regeln zu erleichtern, wird eine Dreiteilung der Beweise in Aufgabe, Lösungshinweis und Lösung vorgenommen. Umfangreichere Herleitungen sind in Teilaufgaben zerlegt und anspruchsvollere Beweise durch Sternchen bzw. durch Sterne kenntlich gemacht.
In users of a cochlear implant (CI) together with a contralateral hearing aid (HA), so-called bimodal listeners, differences in processing latencies between digital HA and CI up to 9 ms constantly superimpose interaural time differences. In the present study, the effect of this device delay mismatch on sound localization accuracy was investigated. For this purpose, localization accuracy in the frontal horizontal plane was measured with the original and minimized device delay mismatch. The reduction was achieved by delaying the CI stimulation according to the delay of the individually worn HA. For this, a portable, programmable, battery-powered delay line based on a ring buffer running on a microcontroller was designed and assembled. After an acclimatization period to the delayed CI stimulation of 1 hr, the nine bimodal study participants showed a highly significant improvement in localization accuracy of 11.6% compared with the everyday situation without the delay line (p < .01). Concluding, delaying CI stimulation to minimize the device delay mismatch seems to be a promising method to increase sound localization accuracy in bimodal listeners.
Brückenkurs Physik
(2019)
Dieses Lehrbuch fasst alle wesentlichen, für das Studium eines MINT-Faches relevanten Inhalte der Physik zusammen und hilft physikalisches Grundwissen aufzufrischen. Es unterstützt Studienanfänger dabei, die Routine in der konkreten Anwendung, die an der Hochschule vorausgesetzt wird, zu festigen. Dabei folgt die Stoffauswahl dem Mindestanforderungskatalog Physik, den ein Arbeitskreis aus Professoren der baden-württembergischen Hochschulen für angewandte Wissenschaften zusammengestellt hat.
Cast aluminum alloys are frequently used as materials for cylinder head applications in internal combustion gasoline engines. These components must withstand severe cyclic mechanical and thermal loads throughout their lifetime. Reliable computational methods allow for accurate estimation of stresses, strains, and temperature fields and lead to more realistic Thermomechanical Fatigue (TMF) lifetime predictions. With accurate numerical methods, the components could be optimized via computer simulations and the number of required bench tests could be reduced significantly. These types of alloys are normally optimized for peak hardness from a quenched state that maximizes the strength of the material. However due to high temperature exposure, in service or under test conditions, the material would experience an over-ageing effect that leads to a significant reduction in the strength of the material. To numerically account for ageing effects, the Shercliff & Ashby ageing model is combined with a Chaboche-type viscoplasticity model available in the finite-element program ABAQUS by defining field variables. The constitutive model with ageing effects is correlated with uniaxial cyclic isothermal tests in the T6 state, the overaged state, as well as thermomechanical tests. On the other hand, the mechanism-based TMF damage model (DTMF) is calibrated for both T6 and over-aged state. Both the constitutive and the damage model are applied to a cylinder head component simulating several cycles on an engine dynamometer test. The effects of including ageing for both models are shown.